drivers/clk/clk-si570.c

   1 /*
   2  * Driver for Silicon Labs Si570/Si571 Programmable XO/VCXO
   3  *
   4  * Copyright (C) 2010, 2011 Ericsson AB.
   5  * Copyright (C) 2011 Guenter Roeck.
   6  * Copyright (C) 2011 - 2013 Xilinx Inc.
   7  *
   8  * Author: Guenter Roeck <guenter.roeck@ericsson.com>
   9  *         Sören Brinkmann <soren.brinkmann@xilinx.com>
  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 as published by
  13  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  14  * (at your option) any later version.
  15  *
  16  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  19  * GNU General Public License for more details.
  20  */
  21
  22 #include <linux/clk-provider.h>
  23 #include <linux/delay.h>
  24 #include <linux/module.h>
  25 #include <linux/i2c.h>
  26 #include <linux/regmap.h>
  27 #include <linux/slab.h>
  28
  29 /* Si570 registers */
  30 #define SI570_REG_HS_N1         7
  31 #define SI570_REG_N1_RFREQ0     8
  32 #define SI570_REG_RFREQ1        9
  33 #define SI570_REG_RFREQ2        10
  34 #define SI570_REG_RFREQ3        11
  35 #define SI570_REG_RFREQ4        12
  36 #define SI570_REG_CONTROL       135
  37 #define SI570_REG_FREEZE_DCO    137
  38 #define SI570_DIV_OFFSET_7PPM   6
  39
  40 #define HS_DIV_SHIFT            5
  41 #define HS_DIV_MASK             0xe0
  42 #define HS_DIV_OFFSET           4
  43 #define N1_6_2_MASK             0x1f
  44 #define N1_1_0_MASK             0xc0
  45 #define RFREQ_37_32_MASK        0x3f
  46
  47 #define SI570_MIN_FREQ          10000000L
  48 #define SI570_MAX_FREQ          1417500000L
  49 #define SI598_MAX_FREQ          525000000L
  50
  51 #define FDCO_MIN                4850000000LL
  52 #define FDCO_MAX                5670000000LL
  53
  54 #define SI570_CNTRL_RECALL      (1 << 0)
  55 #define SI570_CNTRL_FREEZE_M    (1 << 5)
  56 #define SI570_CNTRL_NEWFREQ     (1 << 6)
  57
  58 #define SI570_FREEZE_DCO        (1 << 4)
  59
  60 /**
  61  * struct clk_si570:
  62  * @hw: Clock hw struct
  63  * @regmap:     Device's regmap
  64  * @div_offset: Rgister offset for dividers
  65  * @max_freq:   Maximum frequency for this device
  66  * @fxtal:      Factory xtal frequency
  67  * @n1:         Clock divider N1
  68  * @hs_div:     Clock divider HSDIV
  69  * @rfreq:      Clock multiplier RFREQ
  70  * @frequency:  Current output frequency
  71  * @i2c_client: I2C client pointer
  72  */
  73 struct clk_si570 {
  74         struct clk_hw hw;
  75         struct regmap *regmap;
  76         unsigned int div_offset;
  77         u64 max_freq;
  78         u64 fxtal;
  79         unsigned int n1;
  80         unsigned int hs_div;
  81         u64 rfreq;
  82         u64 frequency;
  83         struct i2c_client *i2c_client;
  84 };
  85 #define to_clk_si570(_hw)       container_of(_hw, struct clk_si570, hw)
  86
  87 enum clk_si570_variant {
  88         si57x,
  89         si59x
  90 };
  91
  92 /**
  93  * si570_get_divs() - Read clock dividers from HW
  94  * @data:       Pointer to struct clk_si570
  95  * @rfreq:      Fractional multiplier (output)
  96  * @n1:         Divider N1 (output)
  97  * @hs_div:     Divider HSDIV (output)
  98  * Returns 0 on success, negative errno otherwise.
  99  *
 100  * Retrieve clock dividers and multipliers from the HW.
 101  */
 102 static int si570_get_divs(struct clk_si570 *data, u64 *rfreq,
 103                 unsigned int *n1, unsigned int *hs_div)
 104 {
 105         int err;
 106         u8 reg[6];
 107         u64 tmp;
 108
 109         err = regmap_bulk_read(data->regmap, SI570_REG_HS_N1 + data->div_offset,
 110                         reg, ARRAY_SIZE(reg));
 111         if (err)
 112                 return err;
 113
 114         *hs_div = ((reg[0] & HS_DIV_MASK) >> HS_DIV_SHIFT) + HS_DIV_OFFSET;
 115         *n1 = ((reg[0] & N1_6_2_MASK) << 2) + ((reg[1] & N1_1_0_MASK) >> 6) + 1;
 116         /* Handle invalid cases */
 117         if (*n1 > 1)
 118                 *n1 &= ~1;
 119
 120         tmp = reg[1] & RFREQ_37_32_MASK;
 121         tmp = (tmp << 8) + reg[2];
 122         tmp = (tmp << 8) + reg[3];
 123         tmp = (tmp << 8) + reg[4];
 124         tmp = (tmp << 8) + reg[5];
 125         *rfreq = tmp;
 126
 127         return 0;
 128 }
 129
 130 /**
 131  * si570_get_defaults() - Get default values
 132  * @data:       Driver data structure
 133  * @fout:       Factory frequency output
 134  * Returns 0 on success, negative errno otherwise.
 135  */
 136 static int si570_get_defaults(struct clk_si570 *data, u64 fout)
 137 {
 138         int err;
 139         u64 fdco;
 140
 141         regmap_write(data->regmap, SI570_REG_CONTROL, SI570_CNTRL_RECALL);
 142
 143         err = si570_get_divs(data, &data->rfreq, &data->n1, &data->hs_div);
 144         if (err)
 145                 return err;
 146
 147         /*
 148          * Accept optional precision loss to avoid arithmetic overflows.
 149          * Acceptable per Silicon Labs Application Note AN334.
 150          */
 151         fdco = fout * data->n1 * data->hs_div;
 152         if (fdco >= (1LL << 36))
 153                 data->fxtal = div64_u64(fdco << 24, data->rfreq >> 4);
 154         else
 155                 data->fxtal = div64_u64(fdco << 28, data->rfreq);
 156
 157         data->frequency = fout;
 158
 159         return 0;
 160 }
 161
 162 /**
 163  * si570_update_rfreq() - Update clock multiplier
 164  * @data:       Driver data structure
 165  * Passes on regmap_bulk_write() return value.
 166  */
 167 static int si570_update_rfreq(struct clk_si570 *data)
 168 {
 169         u8 reg[5];
 170
 171         reg[0] = ((data->n1 - 1) << 6) |
 172                 ((data->rfreq >> 32) & RFREQ_37_32_MASK);
 173         reg[1] = (data->rfreq >> 24) & 0xff;
 174         reg[2] = (data->rfreq >> 16) & 0xff;
 175         reg[3] = (data->rfreq >> 8) & 0xff;
 176         reg[4] = data->rfreq & 0xff;
 177
 178         return regmap_bulk_write(data->regmap, SI570_REG_N1_RFREQ0 +
 179                         data->div_offset, reg, ARRAY_SIZE(reg));
 180 }
 181
 182 /**
 183  * si570_calc_divs() - Caluclate clock dividers
 184  * @frequency:  Target frequency
 185  * @data:       Driver data structure
 186  * @out_rfreq:  RFREG fractional multiplier (output)
 187  * @out_n1:     Clock divider N1 (output)
 188  * @out_hs_div: Clock divider HSDIV (output)
 189  * Returns 0 on success, negative errno otherwise.
 190  *
 191  * Calculate the clock dividers (@out_hs_div, @out_n1) and clock multiplier
 192  * (@out_rfreq) for a given target @frequency.
 193  */
 194 static int si570_calc_divs(unsigned long frequency, struct clk_si570 *data,
 195                 u64 *out_rfreq, unsigned int *out_n1, unsigned int *out_hs_div)
 196 {
 197         int i;
 198         unsigned int n1, hs_div;
 199         u64 fdco, best_fdco = ULLONG_MAX;
 200         static const uint8_t si570_hs_div_values[] = { 11, 9, 7, 6, 5, 4 };
 201
 202         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(si570_hs_div_values); i++) {
 203                 hs_div = si570_hs_div_values[i];
 204                 /* Calculate lowest possible value for n1 */
 205                 n1 = div_u64(div_u64(FDCO_MIN, hs_div), frequency);
 206                 if (!n1 || (n1 & 1))
 207                         n1++;
 208                 while (n1 <= 128) {
 209                         fdco = (u64)frequency * (u64)hs_div * (u64)n1;
 210                         if (fdco > FDCO_MAX)
 211                                 break;
 212                         if (fdco >= FDCO_MIN && fdco < best_fdco) {
 213                                 *out_n1 = n1;
 214                                 *out_hs_div = hs_div;
 215                                 *out_rfreq = div64_u64(fdco << 28, data->fxtal);
 216                                 best_fdco = fdco;
 217                         }
 218                         n1 += (n1 == 1 ? 1 : 2);
 219                 }
 220         }
 221
 222         if (best_fdco == ULLONG_MAX)
 223                 return -EINVAL;
 224
 225         return 0;
 226 }
 227
 228 static unsigned long si570_recalc_rate(struct clk_hw *hw,
 229                 unsigned long parent_rate)
 230 {
 231         int err;
 232         u64 rfreq, rate;
 233         unsigned int n1, hs_div;
 234         struct clk_si570 *data = to_clk_si570(hw);
 235
 236         err = si570_get_divs(data, &rfreq, &n1, &hs_div);
 237         if (err) {
 238                 dev_err(&data->i2c_client->dev, "unable to recalc rate\n");
 239                 return data->frequency;
 240         }
 241
 242         rfreq = div_u64(rfreq, hs_div * n1);
 243         rate = (data->fxtal * rfreq) >> 28;
 244
 245         return rate;
 246 }
 247
 248 static long si570_round_rate(struct clk_hw *hw, unsigned long rate,
 249                 unsigned long *parent_rate)
 250 {
 251         int err;
 252         u64 rfreq;
 253         unsigned int n1, hs_div;
 254         struct clk_si570 *data = to_clk_si570(hw);
 255
 256         if (!rate)
 257                 return 0;
 258
 259         if (div64_u64(abs(rate - data->frequency) * 10000LL,
 260                                 data->frequency) < 35) {
 261                 rfreq = div64_u64((data->rfreq * rate) +
 262                                 div64_u64(data->frequency, 2), data->frequency);
 263                 n1 = data->n1;
 264                 hs_div = data->hs_div;
 265
 266         } else {
 267                 err = si570_calc_divs(rate, data, &rfreq, &n1, &hs_div);
 268                 if (err) {
 269                         dev_err(&data->i2c_client->dev,
 270                                         "unable to round rate\n");
 271                         return 0;
 272                 }
 273         }
 274
 275         return rate;
 276 }
 277
 278 /**
 279  * si570_set_frequency() - Adjust output frequency
 280  * @data:       Driver data structure
 281  * @frequency:  Target frequency
 282  * Returns 0 on success.
 283  *
 284  * Update output frequency for big frequency changes (> 3,500 ppm).
 285  */
 286 static int si570_set_frequency(struct clk_si570 *data, unsigned long frequency)
 287 {
 288         int err;
 289
 290         err = si570_calc_divs(frequency, data, &data->rfreq, &data->n1,
 291                         &data->hs_div);
 292         if (err)
 293                 return err;
 294
 295         /*
 296          * The DCO reg should be accessed with a read-modify-write operation
 297          * per AN334
 298          */
 299         regmap_write(data->regmap, SI570_REG_FREEZE_DCO, SI570_FREEZE_DCO);
 300         regmap_write(data->regmap, SI570_REG_HS_N1 + data->div_offset,
 301                         ((data->hs_div - HS_DIV_OFFSET) << HS_DIV_SHIFT) |
 302                         (((data->n1 - 1) >> 2) & N1_6_2_MASK));
 303         si570_update_rfreq(data);
 304         regmap_write(data->regmap, SI570_REG_FREEZE_DCO, 0);
 305         regmap_write(data->regmap, SI570_REG_CONTROL, SI570_CNTRL_NEWFREQ);
 306
 307         /* Applying a new frequency can take up to 10ms */
 308         usleep_range(10000, 12000);
 309
 310         return 0;
 311 }
 312
 313 /**
 314  * si570_set_frequency_small() - Adjust output frequency
 315  * @data:       Driver data structure
 316  * @frequency:  Target frequency
 317  * Returns 0 on success.
 318  *
 319  * Update output frequency for small frequency changes (< 3,500 ppm).
 320  */
 321 static int si570_set_frequency_small(struct clk_si570 *data,
 322                                      unsigned long frequency)
 323 {
 324         /*
 325          * This is a re-implementation of DIV_ROUND_CLOSEST
 326          * using the div64_u64 function lieu of letting the compiler
 327          * insert EABI calls
 328          */
 329         data->rfreq = div64_u64((data->rfreq * frequency) +
 330                         div_u64(data->frequency, 2), data->frequency);
 331         regmap_write(data->regmap, SI570_REG_CONTROL, SI570_CNTRL_FREEZE_M);
 332         si570_update_rfreq(data);
 333         regmap_write(data->regmap, SI570_REG_CONTROL, 0);
 334
 335         /* Applying a new frequency (small change) can take up to 100us */
 336         usleep_range(100, 200);
 337
 338         return 0;
 339 }
 340
 341 static int si570_set_rate(struct clk_hw *hw, unsigned long rate,
 342                 unsigned long parent_rate)
 343 {
 344         struct clk_si570 *data = to_clk_si570(hw);
 345         struct i2c_client *client = data->i2c_client;
 346         int err;
 347
 348         if (rate < SI570_MIN_FREQ || rate > data->max_freq) {
 349                 dev_err(&client->dev,
 350                         "requested frequency %lu Hz is out of range\n", rate);
 351                 return -EINVAL;
 352         }
 353
 354         if (div64_u64(abs(rate - data->frequency) * 10000LL,
 355                                 data->frequency) < 35)
 356                 err = si570_set_frequency_small(data, rate);
 357         else
 358                 err = si570_set_frequency(data, rate);
 359
 360         if (err)
 361                 return err;
 362
 363         data->frequency = rate;
 364
 365         return 0;
 366 }
 367
 368 static const struct clk_ops si570_clk_ops = {
 369         .recalc_rate = si570_recalc_rate,
 370         .round_rate = si570_round_rate,
 371         .set_rate = si570_set_rate,
 372 };
 373
 374 static bool si570_regmap_is_volatile(struct device *dev, unsigned int reg)
 375 {
 376         switch (reg) {
 377         case SI570_REG_CONTROL:
 378                 return true;
 379         default:
 380                 return false;
 381         }
 382 }
 383
 384 static bool si570_regmap_is_writeable(struct device *dev, unsigned int reg)
 385 {
 386         switch (reg) {
 387         case SI570_REG_HS_N1 ... (SI570_REG_RFREQ4 + SI570_DIV_OFFSET_7PPM):
 388         case SI570_REG_CONTROL:
 389         case SI570_REG_FREEZE_DCO:
 390                 return true;
 391         default:
 392                 return false;
 393         }
 394 }
 395
 396 static struct regmap_config si570_regmap_config = {
 397         .reg_bits = 8,
 398         .val_bits = 8,
 399         .cache_type = REGCACHE_RBTREE,
 400         .max_register = 137,
 401         .writeable_reg = si570_regmap_is_writeable,
 402         .volatile_reg = si570_regmap_is_volatile,
 403 };
 404
 405 static int si570_probe(struct i2c_client *client,
 406                 const struct i2c_device_id *id)
 407 {
 408         struct clk_si570 *data;
 409         struct clk_init_data init;
 410         struct clk *clk;
 411         u32 initial_fout, factory_fout, stability;
 412         int err;
 413         enum clk_si570_variant variant = id->driver_data;
 414
 415         data = devm_kzalloc(&client->dev, sizeof(*data), GFP_KERNEL);
 416         if (!data)
 417                 return -ENOMEM;
 418
 419         init.ops = &si570_clk_ops;
 420         init.flags = CLK_IS_ROOT;
 421         init.num_parents = 0;
 422         data->hw.init = &init;
 423         data->i2c_client = client;
 424
 425         if (variant == si57x) {
 426                 err = of_property_read_u32(client->dev.of_node,
 427                                 "temperature-stability", &stability);
 428                 if (err) {
 429                         dev_err(&client->dev,
 430                                   "'temperature-stability' property missing\n");
 431                         return err;
 432                 }
 433                 /* adjust register offsets for 7ppm devices */
 434                 if (stability == 7)
 435                         data->div_offset = SI570_DIV_OFFSET_7PPM;
 436
 437                 data->max_freq = SI570_MAX_FREQ;
 438         } else {
 439                 data->max_freq = SI598_MAX_FREQ;
 440         }
 441
 442         if (of_property_read_string(client->dev.of_node, "clock-output-names",
 443                         &init.name))
 444                 init.name = client->dev.of_node->name;
 445
 446         err = of_property_read_u32(client->dev.of_node, "factory-fout",
 447                         &factory_fout);
 448         if (err) {
 449                 dev_err(&client->dev, "'factory-fout' property missing\n");
 450                 return err;
 451         }
 452
 453         data->regmap = devm_regmap_init_i2c(client, &si570_regmap_config);
 454         if (IS_ERR(data->regmap)) {
 455                 dev_err(&client->dev, "failed to allocate register map\n");
 456                 return PTR_ERR(data->regmap);
 457         }
 458
 459         i2c_set_clientdata(client, data);
 460         err = si570_get_defaults(data, factory_fout);
 461         if (err)
 462                 return err;
 463
 464         clk = devm_clk_register(&client->dev, &data->hw);
 465         if (IS_ERR(clk)) {
 466                 dev_err(&client->dev, "clock registration failed\n");
 467                 return PTR_ERR(clk);
 468         }
 469         err = of_clk_add_provider(client->dev.of_node, of_clk_src_simple_get,
 470                         clk);
 471         if (err) {
 472                 dev_err(&client->dev, "unable to add clk provider\n");
 473                 return err;
 474         }
 475
 476         /* Read the requested initial output frequency from device tree */
 477         if (!of_property_read_u32(client->dev.of_node, "clock-frequency",
 478                                 &initial_fout)) {
 479                 err = clk_set_rate(clk, initial_fout);
 480                 if (err) {
 481                         of_clk_del_provider(client->dev.of_node);
 482                         return err;
 483                 }
 484         }
 485
 486         /* Display a message indicating that we've successfully registered */
 487         dev_info(&client->dev, "registered, current frequency %llu Hz\n",
 488                         data->frequency);
 489
 490         return 0;
 491 }
 492
 493 static int si570_remove(struct i2c_client *client)
 494 {
 495         of_clk_del_provider(client->dev.of_node);
 496         return 0;
 497 }
 498
 499 static const struct i2c_device_id si570_id[] = {
 500         { "si570", si57x },
 501         { "si571", si57x },
 502         { "si598", si59x },
 503         { "si599", si59x },
 504         { }
 505 };
 506 MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, si570_id);
 507
 508 static const struct of_device_id clk_si570_of_match[] = {
 509         { .compatible = "silabs,si570" },
 510         { .compatible = "silabs,si571" },
 511         { .compatible = "silabs,si598" },
 512         { .compatible = "silabs,si599" },
 513         { },
 514 };
 515 MODULE_DEVICE_TABLE(of, clk_si570_of_match);
 516
 517 static struct i2c_driver si570_driver = {
 518         .driver = {
 519                 .name = "si570",
 520                 .of_match_table = clk_si570_of_match,
 521         },
 522         .probe          = si570_probe,
 523         .remove         = si570_remove,
 524         .id_table       = si570_id,
 525 };
 526 module_i2c_driver(si570_driver);
 527
 528 MODULE_AUTHOR("Guenter Roeck <guenter.roeck@ericsson.com>");
 529 MODULE_AUTHOR("Soeren Brinkmann <soren.brinkmann@xilinx.com");
 530 MODULE_DESCRIPTION("Si570 driver");
 531 MODULE_LICENSE("GPL");