drivers/bus/ts-nbus.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * NBUS driver for TS-4600 based boards
   4  *
   5  * Copyright (c) 2016 - Savoir-faire Linux
   6  * Author: Sebastien Bourdelin <sebastien.bourdelin@savoirfairelinux.com>
   7  *
   8  * This driver implements a GPIOs bit-banged bus, called the NBUS by Technologic
   9  * Systems. It is used to communicate with the peripherals in the FPGA on the
  10  * TS-4600 SoM.
  11  */
  12
  13 #include <linux/bitops.h>
  14 #include <linux/gpio/consumer.h>
  15 #include <linux/kernel.h>
  16 #include <linux/module.h>
  17 #include <linux/mutex.h>
  18 #include <linux/of_platform.h>
  19 #include <linux/platform_device.h>
  20 #include <linux/pwm.h>
  21 #include <linux/ts-nbus.h>
  22
  23 #define TS_NBUS_DIRECTION_IN  0
  24 #define TS_NBUS_DIRECTION_OUT 1
  25 #define TS_NBUS_WRITE_ADR 0
  26 #define TS_NBUS_WRITE_VAL 1
  27
  28 struct ts_nbus {
  29         struct pwm_device *pwm;
  30         struct gpio_descs *data;
  31         struct gpio_desc *csn;
  32         struct gpio_desc *txrx;
  33         struct gpio_desc *strobe;
  34         struct gpio_desc *ale;
  35         struct gpio_desc *rdy;
  36         struct mutex lock;
  37 };
  38
  39 /*
  40  * request all gpios required by the bus.
  41  */
  42 static int ts_nbus_init_pdata(struct platform_device *pdev, struct ts_nbus
  43                 *ts_nbus)
  44 {
  45         ts_nbus->data = devm_gpiod_get_array(&pdev->dev, "ts,data",
  46                         GPIOD_OUT_HIGH);
  47         if (IS_ERR(ts_nbus->data)) {
  48                 dev_err(&pdev->dev, "failed to retrieve ts,data-gpio from dts\n");
  49                 return PTR_ERR(ts_nbus->data);
  50         }
  51
  52         ts_nbus->csn = devm_gpiod_get(&pdev->dev, "ts,csn", GPIOD_OUT_HIGH);
  53         if (IS_ERR(ts_nbus->csn)) {
  54                 dev_err(&pdev->dev, "failed to retrieve ts,csn-gpio from dts\n");
  55                 return PTR_ERR(ts_nbus->csn);
  56         }
  57
  58         ts_nbus->txrx = devm_gpiod_get(&pdev->dev, "ts,txrx", GPIOD_OUT_HIGH);
  59         if (IS_ERR(ts_nbus->txrx)) {
  60                 dev_err(&pdev->dev, "failed to retrieve ts,txrx-gpio from dts\n");
  61                 return PTR_ERR(ts_nbus->txrx);
  62         }
  63
  64         ts_nbus->strobe = devm_gpiod_get(&pdev->dev, "ts,strobe", GPIOD_OUT_HIGH);
  65         if (IS_ERR(ts_nbus->strobe)) {
  66                 dev_err(&pdev->dev, "failed to retrieve ts,strobe-gpio from dts\n");
  67                 return PTR_ERR(ts_nbus->strobe);
  68         }
  69
  70         ts_nbus->ale = devm_gpiod_get(&pdev->dev, "ts,ale", GPIOD_OUT_HIGH);
  71         if (IS_ERR(ts_nbus->ale)) {
  72                 dev_err(&pdev->dev, "failed to retrieve ts,ale-gpio from dts\n");
  73                 return PTR_ERR(ts_nbus->ale);
  74         }
  75
  76         ts_nbus->rdy = devm_gpiod_get(&pdev->dev, "ts,rdy", GPIOD_IN);
  77         if (IS_ERR(ts_nbus->rdy)) {
  78                 dev_err(&pdev->dev, "failed to retrieve ts,rdy-gpio from dts\n");
  79                 return PTR_ERR(ts_nbus->rdy);
  80         }
  81
  82         return 0;
  83 }
  84
  85 /*
  86  * the data gpios are used for reading and writing values, their directions
  87  * should be adjusted accordingly.
  88  */
  89 static void ts_nbus_set_direction(struct ts_nbus *ts_nbus, int direction)
  90 {
  91         int i;
  92
  93         for (i = 0; i < 8; i++) {
  94                 if (direction == TS_NBUS_DIRECTION_IN)
  95                         gpiod_direction_input(ts_nbus->data->desc[i]);
  96                 else
  97                         /* when used as output the default state of the data
  98                          * lines are set to high */
  99                         gpiod_direction_output(ts_nbus->data->desc[i], 1);
 100         }
 101 }
 102
 103 /*
 104  * reset the bus in its initial state.
 105  * The data, csn, strobe and ale lines must be zero'ed to let the FPGA knows a
 106  * new transaction can be process.
 107  */
 108 static void ts_nbus_reset_bus(struct ts_nbus *ts_nbus)
 109 {
 110         DECLARE_BITMAP(values, 8);
 111
 112         values[0] = 0;
 113
 114         gpiod_set_array_value_cansleep(8, ts_nbus->data->desc,
 115                                        ts_nbus->data->info, values);
 116         gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->csn, 0);
 117         gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->strobe, 0);
 118         gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->ale, 0);
 119 }
 120
 121 /*
 122  * let the FPGA knows it can process.
 123  */
 124 static void ts_nbus_start_transaction(struct ts_nbus *ts_nbus)
 125 {
 126         gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->strobe, 1);
 127 }
 128
 129 /*
 130  * read a byte value from the data gpios.
 131  * return 0 on success or negative errno on failure.
 132  */
 133 static int ts_nbus_read_byte(struct ts_nbus *ts_nbus, u8 *val)
 134 {
 135         struct gpio_descs *gpios = ts_nbus->data;
 136         int ret, i;
 137
 138         *val = 0;
 139         for (i = 0; i < 8; i++) {
 140                 ret = gpiod_get_value_cansleep(gpios->desc[i]);
 141                 if (ret < 0)
 142                         return ret;
 143                 if (ret)
 144                         *val |= BIT(i);
 145         }
 146
 147         return 0;
 148 }
 149
 150 /*
 151  * set the data gpios accordingly to the byte value.
 152  */
 153 static void ts_nbus_write_byte(struct ts_nbus *ts_nbus, u8 byte)
 154 {
 155         struct gpio_descs *gpios = ts_nbus->data;
 156         DECLARE_BITMAP(values, 8);
 157
 158         values[0] = byte;
 159
 160         gpiod_set_array_value_cansleep(8, gpios->desc, gpios->info, values);
 161 }
 162
 163 /*
 164  * reading the bus consists of resetting the bus, then notifying the FPGA to
 165  * send the data in the data gpios and return the read value.
 166  * return 0 on success or negative errno on failure.
 167  */
 168 static int ts_nbus_read_bus(struct ts_nbus *ts_nbus, u8 *val)
 169 {
 170         ts_nbus_reset_bus(ts_nbus);
 171         ts_nbus_start_transaction(ts_nbus);
 172
 173         return ts_nbus_read_byte(ts_nbus, val);
 174 }
 175
 176 /*
 177  * writing to the bus consists of resetting the bus, then define the type of
 178  * command (address/value), write the data and notify the FPGA to retrieve the
 179  * value in the data gpios.
 180  */
 181 static void ts_nbus_write_bus(struct ts_nbus *ts_nbus, int cmd, u8 val)
 182 {
 183         ts_nbus_reset_bus(ts_nbus);
 184
 185         if (cmd == TS_NBUS_WRITE_ADR)
 186                 gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->ale, 1);
 187
 188         ts_nbus_write_byte(ts_nbus, val);
 189         ts_nbus_start_transaction(ts_nbus);
 190 }
 191
 192 /*
 193  * read the value in the FPGA register at the given address.
 194  * return 0 on success or negative errno on failure.
 195  */
 196 int ts_nbus_read(struct ts_nbus *ts_nbus, u8 adr, u16 *val)
 197 {
 198         int ret, i;
 199         u8 byte;
 200
 201         /* bus access must be atomic */
 202         mutex_lock(&ts_nbus->lock);
 203
 204         /* set the bus in read mode */
 205         gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->txrx, 0);
 206
 207         /* write address */
 208         ts_nbus_write_bus(ts_nbus, TS_NBUS_WRITE_ADR, adr);
 209
 210         /* set the data gpios direction as input before reading */
 211         ts_nbus_set_direction(ts_nbus, TS_NBUS_DIRECTION_IN);
 212
 213         /* reading value MSB first */
 214         do {
 215                 *val = 0;
 216                 byte = 0;
 217                 for (i = 1; i >= 0; i--) {
 218                         /* read a byte from the bus, leave on error */
 219                         ret = ts_nbus_read_bus(ts_nbus, &byte);
 220                         if (ret < 0)
 221                                 goto err;
 222
 223                         /* append the byte read to the final value */
 224                         *val |= byte << (i * 8);
 225                 }
 226                 gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->csn, 1);
 227                 ret = gpiod_get_value_cansleep(ts_nbus->rdy);
 228         } while (ret);
 229
 230 err:
 231         /* restore the data gpios direction as output after reading */
 232         ts_nbus_set_direction(ts_nbus, TS_NBUS_DIRECTION_OUT);
 233
 234         mutex_unlock(&ts_nbus->lock);
 235
 236         return ret;
 237 }
 238 EXPORT_SYMBOL_GPL(ts_nbus_read);
 239
 240 /*
 241  * write the desired value in the FPGA register at the given address.
 242  */
 243 int ts_nbus_write(struct ts_nbus *ts_nbus, u8 adr, u16 val)
 244 {
 245         int i;
 246
 247         /* bus access must be atomic */
 248         mutex_lock(&ts_nbus->lock);
 249
 250         /* set the bus in write mode */
 251         gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->txrx, 1);
 252
 253         /* write address */
 254         ts_nbus_write_bus(ts_nbus, TS_NBUS_WRITE_ADR, adr);
 255
 256         /* writing value MSB first */
 257         for (i = 1; i >= 0; i--)
 258                 ts_nbus_write_bus(ts_nbus, TS_NBUS_WRITE_VAL, (u8)(val >> (i * 8)));
 259
 260         /* wait for completion */
 261         gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->csn, 1);
 262         while (gpiod_get_value_cansleep(ts_nbus->rdy) != 0) {
 263                 gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->csn, 0);
 264                 gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->csn, 1);
 265         }
 266
 267         mutex_unlock(&ts_nbus->lock);
 268
 269         return 0;
 270 }
 271 EXPORT_SYMBOL_GPL(ts_nbus_write);
 272
 273 static int ts_nbus_probe(struct platform_device *pdev)
 274 {
 275         struct pwm_device *pwm;
 276         struct pwm_args pargs;
 277         struct device *dev = &pdev->dev;
 278         struct ts_nbus *ts_nbus;
 279         int ret;
 280
 281         ts_nbus = devm_kzalloc(dev, sizeof(*ts_nbus), GFP_KERNEL);
 282         if (!ts_nbus)
 283                 return -ENOMEM;
 284
 285         mutex_init(&ts_nbus->lock);
 286
 287         ret = ts_nbus_init_pdata(pdev, ts_nbus);
 288         if (ret < 0)
 289                 return ret;
 290
 291         pwm = devm_pwm_get(dev, NULL);
 292         if (IS_ERR(pwm)) {
 293                 ret = PTR_ERR(pwm);
 294                 if (ret != -EPROBE_DEFER)
 295                         dev_err(dev, "unable to request PWM\n");
 296                 return ret;
 297         }
 298
 299         pwm_get_args(pwm, &pargs);
 300         if (!pargs.period) {
 301                 dev_err(&pdev->dev, "invalid PWM period\n");
 302                 return -EINVAL;
 303         }
 304
 305         /*
 306          * FIXME: pwm_apply_args() should be removed when switching to
 307          * the atomic PWM API.
 308          */
 309         pwm_apply_args(pwm);
 310         ret = pwm_config(pwm, pargs.period, pargs.period);
 311         if (ret < 0)
 312                 return ret;
 313
 314         /*
 315          * we can now start the FPGA and populate the peripherals.
 316          */
 317         pwm_enable(pwm);
 318         ts_nbus->pwm = pwm;
 319
 320         /*
 321          * let the child nodes retrieve this instance of the ts-nbus.
 322          */
 323         dev_set_drvdata(dev, ts_nbus);
 324
 325         ret = of_platform_populate(dev->of_node, NULL, NULL, dev);
 326         if (ret < 0)
 327                 return ret;
 328
 329         dev_info(dev, "initialized\n");
 330
 331         return 0;
 332 }
 333
 334 static int ts_nbus_remove(struct platform_device *pdev)
 335 {
 336         struct ts_nbus *ts_nbus = dev_get_drvdata(&pdev->dev);
 337
 338         /* shutdown the FPGA */
 339         mutex_lock(&ts_nbus->lock);
 340         pwm_disable(ts_nbus->pwm);
 341         mutex_unlock(&ts_nbus->lock);
 342
 343         return 0;
 344 }
 345
 346 static const struct of_device_id ts_nbus_of_match[] = {
 347         { .compatible = "technologic,ts-nbus", },
 348         { },
 349 };
 350 MODULE_DEVICE_TABLE(of, ts_nbus_of_match);
 351
 352 static struct platform_driver ts_nbus_driver = {
 353         .probe          = ts_nbus_probe,
 354         .remove         = ts_nbus_remove,
 355         .driver         = {
 356                 .name   = "ts_nbus",
 357                 .of_match_table = ts_nbus_of_match,
 358         },
 359 };
 360
 361 module_platform_driver(ts_nbus_driver);
 362
 363 MODULE_ALIAS("platform:ts_nbus");
 364 MODULE_AUTHOR("Sebastien Bourdelin <sebastien.bourdelin@savoirfairelinux.com>");
 365 MODULE_DESCRIPTION("Technologic Systems NBUS");
 366 MODULE_LICENSE("GPL v2");