drivers/clk/clk-si570.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  * Driver for Silicon Labs Si570/Si571 Programmable XO/VCXO
   4  *
   5  * Copyright (C) 2010, 2011 Ericsson AB.
   6  * Copyright (C) 2011 Guenter Roeck.
   7  * Copyright (C) 2011 - 2021 Xilinx Inc.
   8  *
   9  * Author: Guenter Roeck <guenter.roeck@ericsson.com>
  10  *         Sören Brinkmann <soren.brinkmann@xilinx.com>
  11  */
  12
  13 #include <linux/clk.h>
  14 #include <linux/clk-provider.h>
  15 #include <linux/delay.h>
  16 #include <linux/module.h>
  17 #include <linux/i2c.h>
  18 #include <linux/regmap.h>
  19 #include <linux/slab.h>
  20
  21 /* Si570 registers */
  22 #define SI570_REG_HS_N1         7
  23 #define SI570_REG_N1_RFREQ0     8
  24 #define SI570_REG_RFREQ1        9
  25 #define SI570_REG_RFREQ2        10
  26 #define SI570_REG_RFREQ3        11
  27 #define SI570_REG_RFREQ4        12
  28 #define SI570_REG_CONTROL       135
  29 #define SI570_REG_FREEZE_DCO    137
  30 #define SI570_DIV_OFFSET_7PPM   6
  31
  32 #define HS_DIV_SHIFT            5
  33 #define HS_DIV_MASK             0xe0
  34 #define HS_DIV_OFFSET           4
  35 #define N1_6_2_MASK             0x1f
  36 #define N1_1_0_MASK             0xc0
  37 #define RFREQ_37_32_MASK        0x3f
  38
  39 #define SI570_MIN_FREQ          10000000L
  40 #define SI570_MAX_FREQ          1417500000L
  41 #define SI598_MAX_FREQ          525000000L
  42
  43 #define FDCO_MIN                4850000000LL
  44 #define FDCO_MAX                5670000000LL
  45
  46 #define SI570_CNTRL_RECALL      (1 << 0)
  47 #define SI570_CNTRL_FREEZE_M    (1 << 5)
  48 #define SI570_CNTRL_NEWFREQ     (1 << 6)
  49
  50 #define SI570_FREEZE_DCO        (1 << 4)
  51
  52 /**
  53  * struct clk_si570:
  54  * @hw: Clock hw struct
  55  * @regmap:     Device's regmap
  56  * @div_offset: Rgister offset for dividers
  57  * @max_freq:   Maximum frequency for this device
  58  * @fxtal:      Factory xtal frequency
  59  * @n1:         Clock divider N1
  60  * @hs_div:     Clock divider HSDIV
  61  * @rfreq:      Clock multiplier RFREQ
  62  * @frequency:  Current output frequency
  63  * @i2c_client: I2C client pointer
  64  */
  65 struct clk_si570 {
  66         struct clk_hw hw;
  67         struct regmap *regmap;
  68         unsigned int div_offset;
  69         u64 max_freq;
  70         u64 fxtal;
  71         unsigned int n1;
  72         unsigned int hs_div;
  73         u64 rfreq;
  74         u64 frequency;
  75         struct i2c_client *i2c_client;
  76 };
  77 #define to_clk_si570(_hw)       container_of(_hw, struct clk_si570, hw)
  78
  79 enum clk_si570_variant {
  80         si57x,
  81         si59x
  82 };
  83
  84 /**
  85  * si570_get_divs() - Read clock dividers from HW
  86  * @data:       Pointer to struct clk_si570
  87  * @rfreq:      Fractional multiplier (output)
  88  * @n1:         Divider N1 (output)
  89  * @hs_div:     Divider HSDIV (output)
  90  * Returns 0 on success, negative errno otherwise.
  91  *
  92  * Retrieve clock dividers and multipliers from the HW.
  93  */
  94 static int si570_get_divs(struct clk_si570 *data, u64 *rfreq,
  95                 unsigned int *n1, unsigned int *hs_div)
  96 {
  97         int err;
  98         u8 reg[6];
  99         u64 tmp;
 100
 101         err = regmap_bulk_read(data->regmap, SI570_REG_HS_N1 + data->div_offset,
 102                         reg, ARRAY_SIZE(reg));
 103         if (err)
 104                 return err;
 105
 106         *hs_div = ((reg[0] & HS_DIV_MASK) >> HS_DIV_SHIFT) + HS_DIV_OFFSET;
 107         *n1 = ((reg[0] & N1_6_2_MASK) << 2) + ((reg[1] & N1_1_0_MASK) >> 6) + 1;
 108         /* Handle invalid cases */
 109         if (*n1 > 1)
 110                 *n1 &= ~1;
 111
 112         tmp = reg[1] & RFREQ_37_32_MASK;
 113         tmp = (tmp << 8) + reg[2];
 114         tmp = (tmp << 8) + reg[3];
 115         tmp = (tmp << 8) + reg[4];
 116         tmp = (tmp << 8) + reg[5];
 117         *rfreq = tmp;
 118
 119         return 0;
 120 }
 121
 122 /**
 123  * si570_get_defaults() - Get default values
 124  * @data:       Driver data structure
 125  * @fout:       Factory frequency output
 126  * @skip_recall:        If true, don't recall NVM into RAM
 127  * Returns 0 on success, negative errno otherwise.
 128  */
 129 static int si570_get_defaults(struct clk_si570 *data, u64 fout,
 130                               bool skip_recall)
 131 {
 132         int err;
 133         u64 fdco;
 134
 135         if (!skip_recall)
 136                 regmap_write(data->regmap, SI570_REG_CONTROL,
 137                              SI570_CNTRL_RECALL);
 138
 139         err = si570_get_divs(data, &data->rfreq, &data->n1, &data->hs_div);
 140         if (err)
 141                 return err;
 142
 143         /*
 144          * Accept optional precision loss to avoid arithmetic overflows.
 145          * Acceptable per Silicon Labs Application Note AN334.
 146          */
 147         fdco = fout * data->n1 * data->hs_div;
 148         if (fdco >= (1LL << 36))
 149                 data->fxtal = div64_u64(fdco << 24, data->rfreq >> 4);
 150         else
 151                 data->fxtal = div64_u64(fdco << 28, data->rfreq);
 152
 153         data->frequency = fout;
 154
 155         return 0;
 156 }
 157
 158 /**
 159  * si570_update_rfreq() - Update clock multiplier
 160  * @data:       Driver data structure
 161  * Passes on regmap_bulk_write() return value.
 162  */
 163 static int si570_update_rfreq(struct clk_si570 *data)
 164 {
 165         u8 reg[5];
 166
 167         reg[0] = ((data->n1 - 1) << 6) |
 168                 ((data->rfreq >> 32) & RFREQ_37_32_MASK);
 169         reg[1] = (data->rfreq >> 24) & 0xff;
 170         reg[2] = (data->rfreq >> 16) & 0xff;
 171         reg[3] = (data->rfreq >> 8) & 0xff;
 172         reg[4] = data->rfreq & 0xff;
 173
 174         return regmap_bulk_write(data->regmap, SI570_REG_N1_RFREQ0 +
 175                         data->div_offset, reg, ARRAY_SIZE(reg));
 176 }
 177
 178 /**
 179  * si570_calc_divs() - Caluclate clock dividers
 180  * @frequency:  Target frequency
 181  * @data:       Driver data structure
 182  * @out_rfreq:  RFREG fractional multiplier (output)
 183  * @out_n1:     Clock divider N1 (output)
 184  * @out_hs_div: Clock divider HSDIV (output)
 185  * Returns 0 on success, negative errno otherwise.
 186  *
 187  * Calculate the clock dividers (@out_hs_div, @out_n1) and clock multiplier
 188  * (@out_rfreq) for a given target @frequency.
 189  */
 190 static int si570_calc_divs(unsigned long frequency, struct clk_si570 *data,
 191                 u64 *out_rfreq, unsigned int *out_n1, unsigned int *out_hs_div)
 192 {
 193         int i;
 194         unsigned int n1, hs_div;
 195         u64 fdco, best_fdco = ULLONG_MAX;
 196         static const uint8_t si570_hs_div_values[] = { 11, 9, 7, 6, 5, 4 };
 197
 198         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(si570_hs_div_values); i++) {
 199                 hs_div = si570_hs_div_values[i];
 200                 /* Calculate lowest possible value for n1 */
 201                 n1 = div_u64(div_u64(FDCO_MIN, hs_div), frequency);
 202                 if (!n1 || (n1 & 1))
 203                         n1++;
 204                 while (n1 <= 128) {
 205                         fdco = (u64)frequency * (u64)hs_div * (u64)n1;
 206                         if (fdco > FDCO_MAX)
 207                                 break;
 208                         if (fdco >= FDCO_MIN && fdco < best_fdco) {
 209                                 *out_n1 = n1;
 210                                 *out_hs_div = hs_div;
 211                                 *out_rfreq = div64_u64(fdco << 28, data->fxtal);
 212                                 best_fdco = fdco;
 213                         }
 214                         n1 += (n1 == 1 ? 1 : 2);
 215                 }
 216         }
 217
 218         if (best_fdco == ULLONG_MAX)
 219                 return -EINVAL;
 220
 221         return 0;
 222 }
 223
 224 static unsigned long si570_recalc_rate(struct clk_hw *hw,
 225                 unsigned long parent_rate)
 226 {
 227         int err;
 228         u64 rfreq, rate;
 229         unsigned int n1, hs_div;
 230         struct clk_si570 *data = to_clk_si570(hw);
 231
 232         err = si570_get_divs(data, &rfreq, &n1, &hs_div);
 233         if (err) {
 234                 dev_err(&data->i2c_client->dev, "unable to recalc rate\n");
 235                 return data->frequency;
 236         }
 237
 238         rfreq = div_u64(rfreq, hs_div * n1);
 239         rate = (data->fxtal * rfreq) >> 28;
 240
 241         return rate;
 242 }
 243
 244 static long si570_round_rate(struct clk_hw *hw, unsigned long rate,
 245                 unsigned long *parent_rate)
 246 {
 247         int err;
 248         u64 rfreq;
 249         unsigned int n1, hs_div;
 250         struct clk_si570 *data = to_clk_si570(hw);
 251
 252         if (!rate)
 253                 return 0;
 254
 255         if (div64_u64(abs(rate - data->frequency) * 10000LL,
 256                                 data->frequency) < 35) {
 257                 rfreq = div64_u64((data->rfreq * rate) +
 258                                 div64_u64(data->frequency, 2), data->frequency);
 259                 n1 = data->n1;
 260                 hs_div = data->hs_div;
 261
 262         } else {
 263                 err = si570_calc_divs(rate, data, &rfreq, &n1, &hs_div);
 264                 if (err) {
 265                         dev_err(&data->i2c_client->dev,
 266                                         "unable to round rate\n");
 267                         return 0;
 268                 }
 269         }
 270
 271         return rate;
 272 }
 273
 274 /**
 275  * si570_set_frequency() - Adjust output frequency
 276  * @data:       Driver data structure
 277  * @frequency:  Target frequency
 278  * Returns 0 on success.
 279  *
 280  * Update output frequency for big frequency changes (> 3,500 ppm).
 281  */
 282 static int si570_set_frequency(struct clk_si570 *data, unsigned long frequency)
 283 {
 284         int err;
 285
 286         err = si570_calc_divs(frequency, data, &data->rfreq, &data->n1,
 287                         &data->hs_div);
 288         if (err)
 289                 return err;
 290
 291         /*
 292          * The DCO reg should be accessed with a read-modify-write operation
 293          * per AN334
 294          */
 295         regmap_write(data->regmap, SI570_REG_FREEZE_DCO, SI570_FREEZE_DCO);
 296         regmap_write(data->regmap, SI570_REG_HS_N1 + data->div_offset,
 297                         ((data->hs_div - HS_DIV_OFFSET) << HS_DIV_SHIFT) |
 298                         (((data->n1 - 1) >> 2) & N1_6_2_MASK));
 299         si570_update_rfreq(data);
 300         regmap_write(data->regmap, SI570_REG_FREEZE_DCO, 0);
 301         regmap_write(data->regmap, SI570_REG_CONTROL, SI570_CNTRL_NEWFREQ);
 302
 303         /* Applying a new frequency can take up to 10ms */
 304         usleep_range(10000, 12000);
 305
 306         return 0;
 307 }
 308
 309 /**
 310  * si570_set_frequency_small() - Adjust output frequency
 311  * @data:       Driver data structure
 312  * @frequency:  Target frequency
 313  * Returns 0 on success.
 314  *
 315  * Update output frequency for small frequency changes (< 3,500 ppm).
 316  */
 317 static int si570_set_frequency_small(struct clk_si570 *data,
 318                                      unsigned long frequency)
 319 {
 320         /*
 321          * This is a re-implementation of DIV_ROUND_CLOSEST
 322          * using the div64_u64 function lieu of letting the compiler
 323          * insert EABI calls
 324          */
 325         data->rfreq = div64_u64((data->rfreq * frequency) +
 326                         div_u64(data->frequency, 2), data->frequency);
 327         regmap_write(data->regmap, SI570_REG_CONTROL, SI570_CNTRL_FREEZE_M);
 328         si570_update_rfreq(data);
 329         regmap_write(data->regmap, SI570_REG_CONTROL, 0);
 330
 331         /* Applying a new frequency (small change) can take up to 100us */
 332         usleep_range(100, 200);
 333
 334         return 0;
 335 }
 336
 337 static int si570_set_rate(struct clk_hw *hw, unsigned long rate,
 338                 unsigned long parent_rate)
 339 {
 340         struct clk_si570 *data = to_clk_si570(hw);
 341         struct i2c_client *client = data->i2c_client;
 342         int err;
 343
 344         if (rate < SI570_MIN_FREQ || rate > data->max_freq) {
 345                 dev_err(&client->dev,
 346                         "requested frequency %lu Hz is out of range\n", rate);
 347                 return -EINVAL;
 348         }
 349
 350         if (div64_u64(abs(rate - data->frequency) * 10000LL,
 351                                 data->frequency) < 35)
 352                 err = si570_set_frequency_small(data, rate);
 353         else
 354                 err = si570_set_frequency(data, rate);
 355
 356         if (err)
 357                 return err;
 358
 359         data->frequency = rate;
 360
 361         return 0;
 362 }
 363
 364 static const struct clk_ops si570_clk_ops = {
 365         .recalc_rate = si570_recalc_rate,
 366         .round_rate = si570_round_rate,
 367         .set_rate = si570_set_rate,
 368 };
 369
 370 static bool si570_regmap_is_volatile(struct device *dev, unsigned int reg)
 371 {
 372         switch (reg) {
 373         case SI570_REG_CONTROL:
 374                 return true;
 375         default:
 376                 return false;
 377         }
 378 }
 379
 380 static bool si570_regmap_is_writeable(struct device *dev, unsigned int reg)
 381 {
 382         switch (reg) {
 383         case SI570_REG_HS_N1 ... (SI570_REG_RFREQ4 + SI570_DIV_OFFSET_7PPM):
 384         case SI570_REG_CONTROL:
 385         case SI570_REG_FREEZE_DCO:
 386                 return true;
 387         default:
 388                 return false;
 389         }
 390 }
 391
 392 static const struct regmap_config si570_regmap_config = {
 393         .reg_bits = 8,
 394         .val_bits = 8,
 395         .cache_type = REGCACHE_RBTREE,
 396         .max_register = 137,
 397         .writeable_reg = si570_regmap_is_writeable,
 398         .volatile_reg = si570_regmap_is_volatile,
 399 };
 400
 401 static const struct i2c_device_id si570_id[] = {
 402         { "si570", si57x },
 403         { "si571", si57x },
 404         { "si598", si59x },
 405         { "si599", si59x },
 406         { }
 407 };
 408 MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, si570_id);
 409
 410 static int si570_probe(struct i2c_client *client)
 411 {
 412         struct clk_si570 *data;
 413         struct clk_init_data init;
 414         const struct i2c_device_id *id = i2c_match_id(si570_id, client);
 415         u32 initial_fout, factory_fout, stability;
 416         bool skip_recall;
 417         int err;
 418         enum clk_si570_variant variant = id->driver_data;
 419
 420         data = devm_kzalloc(&client->dev, sizeof(*data), GFP_KERNEL);
 421         if (!data)
 422                 return -ENOMEM;
 423
 424         init.ops = &si570_clk_ops;
 425         init.flags = 0;
 426         init.num_parents = 0;
 427         data->hw.init = &init;
 428         data->i2c_client = client;
 429
 430         if (variant == si57x) {
 431                 err = of_property_read_u32(client->dev.of_node,
 432                                 "temperature-stability", &stability);
 433                 if (err) {
 434                         dev_err(&client->dev,
 435                                   "'temperature-stability' property missing\n");
 436                         return err;
 437                 }
 438                 /* adjust register offsets for 7ppm devices */
 439                 if (stability == 7)
 440                         data->div_offset = SI570_DIV_OFFSET_7PPM;
 441
 442                 data->max_freq = SI570_MAX_FREQ;
 443         } else {
 444                 data->max_freq = SI598_MAX_FREQ;
 445         }
 446
 447         if (of_property_read_string(client->dev.of_node, "clock-output-names",
 448                         &init.name))
 449                 init.name = client->dev.of_node->name;
 450
 451         err = of_property_read_u32(client->dev.of_node, "factory-fout",
 452                         &factory_fout);
 453         if (err) {
 454                 dev_err(&client->dev, "'factory-fout' property missing\n");
 455                 return err;
 456         }
 457
 458         skip_recall = of_property_read_bool(client->dev.of_node,
 459                                             "silabs,skip-recall");
 460
 461         data->regmap = devm_regmap_init_i2c(client, &si570_regmap_config);
 462         if (IS_ERR(data->regmap)) {
 463                 dev_err(&client->dev, "failed to allocate register map\n");
 464                 return PTR_ERR(data->regmap);
 465         }
 466
 467         i2c_set_clientdata(client, data);
 468         err = si570_get_defaults(data, factory_fout, skip_recall);
 469         if (err)
 470                 return err;
 471
 472         err = devm_clk_hw_register(&client->dev, &data->hw);
 473         if (err) {
 474                 dev_err(&client->dev, "clock registration failed\n");
 475                 return err;
 476         }
 477         err = of_clk_add_hw_provider(client->dev.of_node, of_clk_hw_simple_get,
 478                                      &data->hw);
 479         if (err) {
 480                 dev_err(&client->dev, "unable to add clk provider\n");
 481                 return err;
 482         }
 483
 484         /* Read the requested initial output frequency from device tree */
 485         if (!of_property_read_u32(client->dev.of_node, "clock-frequency",
 486                                 &initial_fout)) {
 487                 err = clk_set_rate(data->hw.clk, initial_fout);
 488                 if (err) {
 489                         of_clk_del_provider(client->dev.of_node);
 490                         return err;
 491                 }
 492         }
 493
 494         /* Display a message indicating that we've successfully registered */
 495         dev_info(&client->dev, "registered, current frequency %llu Hz\n",
 496                         data->frequency);
 497
 498         return 0;
 499 }
 500
 501 static int si570_remove(struct i2c_client *client)
 502 {
 503         of_clk_del_provider(client->dev.of_node);
 504         return 0;
 505 }
 506
 507 static const struct of_device_id clk_si570_of_match[] = {
 508         { .compatible = "silabs,si570" },
 509         { .compatible = "silabs,si571" },
 510         { .compatible = "silabs,si598" },
 511         { .compatible = "silabs,si599" },
 512         { },
 513 };
 514 MODULE_DEVICE_TABLE(of, clk_si570_of_match);
 515
 516 static struct i2c_driver si570_driver = {
 517         .driver = {
 518                 .name = "si570",
 519                 .of_match_table = clk_si570_of_match,
 520         },
 521         .probe_new      = si570_probe,
 522         .remove         = si570_remove,
 523         .id_table       = si570_id,
 524 };
 525 module_i2c_driver(si570_driver);
 526
 527 MODULE_AUTHOR("Guenter Roeck <guenter.roeck@ericsson.com>");
 528 MODULE_AUTHOR("Soeren Brinkmann <soren.brinkmann@xilinx.com>");
 529 MODULE_DESCRIPTION("Si570 driver");
 530 MODULE_LICENSE("GPL");