drivers/i2c/fsl_i2c.c

   1 /*
   2  * Copyright 2006,2009 Freescale Semiconductor, Inc.
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   5  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   6  * Version 2 as published by the Free Software Foundation.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
   9  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  11  * GNU General Public License for more details.
  12  *
  13  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  14  * along with this program; if not, write to the Free Software
  15  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston,
  16  * MA 02111-1307 USA
  17  */
  18
  19 #include <common.h>
  20
  21 #ifdef CONFIG_HARD_I2C
  22
  23 #include <command.h>
  24 #include <i2c.h>                /* Functional interface */
  25
  26 #include <asm/io.h>
  27 #include <asm/fsl_i2c.h>        /* HW definitions */
  28
  29 /* The maximum number of microseconds we will wait until another master has
  30  * released the bus.  If not defined in the board header file, then use a
  31  * generic value.
  32  */
  33 #ifndef CONFIG_I2C_MBB_TIMEOUT
  34 #define CONFIG_I2C_MBB_TIMEOUT  100000
  35 #endif
  36
  37 /* The maximum number of microseconds we will wait for a read or write
  38  * operation to complete.  If not defined in the board header file, then use a
  39  * generic value.
  40  */
  41 #ifndef CONFIG_I2C_TIMEOUT
  42 #define CONFIG_I2C_TIMEOUT      10000
  43 #endif
  44
  45 #define I2C_READ_BIT  1
  46 #define I2C_WRITE_BIT 0
  47
  48 DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
  49
  50 /* Initialize the bus pointer to whatever one the SPD EEPROM is on.
  51  * Default is bus 0.  This is necessary because the DDR initialization
  52  * runs from ROM, and we can't switch buses because we can't modify
  53  * the global variables.
  54  */
  55 #ifndef CONFIG_SYS_SPD_BUS_NUM
  56 #define CONFIG_SYS_SPD_BUS_NUM 0
  57 #endif
  58 static unsigned int i2c_bus_num __attribute__ ((section (".data"))) = CONFIG_SYS_SPD_BUS_NUM;
  59 #if defined(CONFIG_I2C_MUX)
  60 static unsigned int i2c_bus_num_mux __attribute__ ((section ("data"))) = 0;
  61 #endif
  62
  63 static unsigned int i2c_bus_speed[2] = {CONFIG_SYS_I2C_SPEED, CONFIG_SYS_I2C_SPEED};
  64
  65 static const struct fsl_i2c *i2c_dev[2] = {
  66         (struct fsl_i2c *) (CONFIG_SYS_IMMR + CONFIG_SYS_I2C_OFFSET),
  67 #ifdef CONFIG_SYS_I2C2_OFFSET
  68         (struct fsl_i2c *) (CONFIG_SYS_IMMR + CONFIG_SYS_I2C2_OFFSET)
  69 #endif
  70 };
  71
  72 /* I2C speed map for a DFSR value of 1 */
  73
  74 /*
  75  * Map I2C frequency dividers to FDR and DFSR values
  76  *
  77  * This structure is used to define the elements of a table that maps I2C
  78  * frequency divider (I2C clock rate divided by I2C bus speed) to a value to be
  79  * programmed into the Frequency Divider Ratio (FDR) and Digital Filter
  80  * Sampling Rate (DFSR) registers.
  81  *
  82  * The actual table should be defined in the board file, and it must be called
  83  * fsl_i2c_speed_map[].
  84  *
  85  * The last entry of the table must have a value of {-1, X}, where X is same
  86  * FDR/DFSR values as the second-to-last entry.  This guarantees that any
  87  * search through the array will always find a match.
  88  *
  89  * The values of the divider must be in increasing numerical order, i.e.
  90  * fsl_i2c_speed_map[x+1].divider > fsl_i2c_speed_map[x].divider.
  91  *
  92  * For this table, the values are based on a value of 1 for the DFSR
  93  * register.  See the application note AN2919 "Determining the I2C Frequency
  94  * Divider Ratio for SCL"
  95  *
  96  * ColdFire I2C frequency dividers for FDR values are different from
  97  * PowerPC. The protocol to use the I2C module is still the same.
  98  * A different table is defined and are based on MCF5xxx user manual.
  99  *
 100  */
 101 static const struct {
 102         unsigned short divider;
 103         u8 fdr;
 104 } fsl_i2c_speed_map[] = {
 105 #ifdef __M68K__
 106         {20, 32}, {22, 33}, {24, 34}, {26, 35},
 107         {28, 0}, {28, 36}, {30, 1}, {32, 37},
 108         {34, 2}, {36, 38}, {40, 3}, {40, 39},
 109         {44, 4}, {48, 5}, {48, 40}, {56, 6},
 110         {56, 41}, {64, 42}, {68, 7}, {72, 43},
 111         {80, 8}, {80, 44}, {88, 9}, {96, 41},
 112         {104, 10}, {112, 42}, {128, 11}, {128, 43},
 113         {144, 12}, {160, 13}, {160, 48}, {192, 14},
 114         {192, 49}, {224, 50}, {240, 15}, {256, 51},
 115         {288, 16}, {320, 17}, {320, 52}, {384, 18},
 116         {384, 53}, {448, 54}, {480, 19}, {512, 55},
 117         {576, 20}, {640, 21}, {640, 56}, {768, 22},
 118         {768, 57}, {960, 23}, {896, 58}, {1024, 59},
 119         {1152, 24}, {1280, 25}, {1280, 60}, {1536, 26},
 120         {1536, 61}, {1792, 62}, {1920, 27}, {2048, 63},
 121         {2304, 28}, {2560, 29}, {3072, 30}, {3840, 31},
 122         {-1, 31}
 123 #endif
 124 };
 125
 126 /**
 127  * Set the I2C bus speed for a given I2C device
 128  *
 129  * @param dev: the I2C device
 130  * @i2c_clk: I2C bus clock frequency
 131  * @speed: the desired speed of the bus
 132  *
 133  * The I2C device must be stopped before calling this function.
 134  *
 135  * The return value is the actual bus speed that is set.
 136  */
 137 static unsigned int set_i2c_bus_speed(const struct fsl_i2c *dev,
 138         unsigned int i2c_clk, unsigned int speed)
 139 {
 140         unsigned short divider = min(i2c_clk / speed, (unsigned short) -1);
 141
 142         /*
 143          * We want to choose an FDR/DFSR that generates an I2C bus speed that
 144          * is equal to or lower than the requested speed.  That means that we
 145          * want the first divider that is equal to or greater than the
 146          * calculated divider.
 147          */
 148 #ifdef __PPC__
 149         u8 dfsr, fdr = 0x31; /* Default if no FDR found */
 150         /* a, b and dfsr matches identifiers A,B and C respectively in AN2919 */
 151         unsigned short a, b, ga, gb;
 152         unsigned long c_div, est_div;
 153
 154 #ifdef CONFIG_FSL_I2C_CUSTOM_DFSR
 155         dfsr = CONFIG_FSL_I2C_CUSTOM_DFSR;
 156 #else
 157         /* Condition 1: dfsr <= 50/T */
 158         dfsr = (5 * (i2c_clk / 1000)) / 100000;
 159 #endif
 160 #ifdef CONFIG_FSL_I2C_CUSTOM_FDR
 161         fdr = CONFIG_FSL_I2C_CUSTOM_FDR;
 162         speed = i2c_clk / divider; /* Fake something */
 163 #else
 164         debug("Requested speed:%d, i2c_clk:%d\n", speed, i2c_clk);
 165         if (!dfsr)
 166                 dfsr = 1;
 167
 168         est_div = ~0;
 169         for (ga = 0x4, a = 10; a <= 30; ga++, a += 2) {
 170                 for (gb = 0; gb < 8; gb++) {
 171                         b = 16 << gb;
 172                         c_div = b * (a + ((3*dfsr)/b)*2);
 173                         if ((c_div > divider) && (c_div < est_div)) {
 174                                 unsigned short bin_gb, bin_ga;
 175
 176                                 est_div = c_div;
 177                                 bin_gb = gb << 2;
 178                                 bin_ga = (ga & 0x3) | ((ga & 0x4) << 3);
 179                                 fdr = bin_gb | bin_ga;
 180                                 speed = i2c_clk / est_div;
 181                                 debug("FDR:0x%.2x, div:%ld, ga:0x%x, gb:0x%x, "
 182                                       "a:%d, b:%d, speed:%d\n",
 183                                       fdr, est_div, ga, gb, a, b, speed);
 184                                 /* Condition 2 not accounted for */
 185                                 debug("Tr <= %d ns\n",
 186                                       (b - 3 * dfsr) * 1000000 /
 187                                       (i2c_clk / 1000));
 188                         }
 189                 }
 190                 if (a == 20)
 191                         a += 2;
 192                 if (a == 24)
 193                         a += 4;
 194         }
 195         debug("divider:%d, est_div:%ld, DFSR:%d\n", divider, est_div, dfsr);
 196         debug("FDR:0x%.2x, speed:%d\n", fdr, speed);
 197 #endif
 198         writeb(dfsr, &dev->dfsrr);      /* set default filter */
 199         writeb(fdr, &dev->fdr);         /* set bus speed */
 200 #else
 201         unsigned int i;
 202
 203         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(fsl_i2c_speed_map); i++)
 204                 if (fsl_i2c_speed_map[i].divider >= divider) {
 205                         u8 fdr;
 206
 207                         fdr = fsl_i2c_speed_map[i].fdr;
 208                         speed = i2c_clk / fsl_i2c_speed_map[i].divider;
 209                         writeb(fdr, &dev->fdr);         /* set bus speed */
 210
 211                         break;
 212                 }
 213 #endif
 214         return speed;
 215 }
 216
 217 static unsigned int get_i2c_clock(int bus)
 218 {
 219         if (bus)
 220                 return gd->i2c2_clk;    /* I2C2 clock */
 221         else
 222                 return gd->i2c1_clk;    /* I2C1 clock */
 223 }
 224
 225 void
 226 i2c_init(int speed, int slaveadd)
 227 {
 228         const struct fsl_i2c *dev;
 229         unsigned int temp;
 230         int bus_num, i;
 231
 232 #ifdef CONFIG_SYS_I2C_INIT_BOARD
 233         /* Call board specific i2c bus reset routine before accessing the
 234          * environment, which might be in a chip on that bus. For details
 235          * about this problem see doc/I2C_Edge_Conditions.
 236         */
 237         i2c_init_board();
 238 #endif
 239 #ifdef CONFIG_SYS_I2C2_OFFSET
 240         bus_num = 2;
 241 #else
 242         bus_num = 1;
 243 #endif
 244         for (i = 0; i < bus_num; i++) {
 245                 dev = i2c_dev[i];
 246
 247                 writeb(0, &dev->cr);            /* stop I2C controller */
 248                 udelay(5);                      /* let it shutdown in peace */
 249                 temp = set_i2c_bus_speed(dev, get_i2c_clock(i), speed);
 250                 if (gd->flags & GD_FLG_RELOC)
 251                         i2c_bus_speed[i] = temp;
 252                 writeb(slaveadd << 1, &dev->adr);/* write slave address */
 253                 writeb(0x0, &dev->sr);          /* clear status register */
 254                 writeb(I2C_CR_MEN, &dev->cr);   /* start I2C controller */
 255         }
 256
 257 #ifdef CONFIG_SYS_I2C_BOARD_LATE_INIT
 258         /* Call board specific i2c bus reset routine AFTER the bus has been
 259          * initialized. Use either this callpoint or i2c_init_board;
 260          * which is called before i2c_init operations.
 261          * For details about this problem see doc/I2C_Edge_Conditions.
 262         */
 263         i2c_board_late_init();
 264 #endif
 265 }
 266
 267 static int
 268 i2c_wait4bus(void)
 269 {
 270         unsigned long long timeval = get_ticks();
 271         const unsigned long long timeout = usec2ticks(CONFIG_I2C_MBB_TIMEOUT);
 272
 273         while (readb(&i2c_dev[i2c_bus_num]->sr) & I2C_SR_MBB) {
 274                 if ((get_ticks() - timeval) > timeout)
 275                         return -1;
 276         }
 277
 278         return 0;
 279 }
 280
 281 static __inline__ int
 282 i2c_wait(int write)
 283 {
 284         u32 csr;
 285         unsigned long long timeval = get_ticks();
 286         const unsigned long long timeout = usec2ticks(CONFIG_I2C_TIMEOUT);
 287
 288         do {
 289                 csr = readb(&i2c_dev[i2c_bus_num]->sr);
 290                 if (!(csr & I2C_SR_MIF))
 291                         continue;
 292                 /* Read again to allow register to stabilise */
 293                 csr = readb(&i2c_dev[i2c_bus_num]->sr);
 294
 295                 writeb(0x0, &i2c_dev[i2c_bus_num]->sr);
 296
 297                 if (csr & I2C_SR_MAL) {
 298                         debug("i2c_wait: MAL\n");
 299                         return -1;
 300                 }
 301
 302                 if (!(csr & I2C_SR_MCF))        {
 303                         debug("i2c_wait: unfinished\n");
 304                         return -1;
 305                 }
 306
 307                 if (write == I2C_WRITE_BIT && (csr & I2C_SR_RXAK)) {
 308                         debug("i2c_wait: No RXACK\n");
 309                         return -1;
 310                 }
 311
 312                 return 0;
 313         } while ((get_ticks() - timeval) < timeout);
 314
 315         debug("i2c_wait: timed out\n");
 316         return -1;
 317 }
 318
 319 static __inline__ int
 320 i2c_write_addr (u8 dev, u8 dir, int rsta)
 321 {
 322         writeb(I2C_CR_MEN | I2C_CR_MSTA | I2C_CR_MTX
 323                | (rsta ? I2C_CR_RSTA : 0),
 324                &i2c_dev[i2c_bus_num]->cr);
 325
 326         writeb((dev << 1) | dir, &i2c_dev[i2c_bus_num]->dr);
 327
 328         if (i2c_wait(I2C_WRITE_BIT) < 0)
 329                 return 0;
 330
 331         return 1;
 332 }
 333
 334 static __inline__ int
 335 __i2c_write(u8 *data, int length)
 336 {
 337         int i;
 338
 339         for (i = 0; i < length; i++) {
 340                 writeb(data[i], &i2c_dev[i2c_bus_num]->dr);
 341
 342                 if (i2c_wait(I2C_WRITE_BIT) < 0)
 343                         break;
 344         }
 345
 346         return i;
 347 }
 348
 349 static __inline__ int
 350 __i2c_read(u8 *data, int length)
 351 {
 352         int i;
 353
 354         writeb(I2C_CR_MEN | I2C_CR_MSTA | ((length == 1) ? I2C_CR_TXAK : 0),
 355                &i2c_dev[i2c_bus_num]->cr);
 356
 357         /* dummy read */
 358         readb(&i2c_dev[i2c_bus_num]->dr);
 359
 360         for (i = 0; i < length; i++) {
 361                 if (i2c_wait(I2C_READ_BIT) < 0)
 362                         break;
 363
 364                 /* Generate ack on last next to last byte */
 365                 if (i == length - 2)
 366                         writeb(I2C_CR_MEN | I2C_CR_MSTA | I2C_CR_TXAK,
 367                                &i2c_dev[i2c_bus_num]->cr);
 368
 369                 /* Do not generate stop on last byte */
 370                 if (i == length - 1)
 371                         writeb(I2C_CR_MEN | I2C_CR_MSTA | I2C_CR_MTX,
 372                                &i2c_dev[i2c_bus_num]->cr);
 373
 374                 data[i] = readb(&i2c_dev[i2c_bus_num]->dr);
 375         }
 376
 377         return i;
 378 }
 379
 380 int
 381 i2c_read(u8 dev, uint addr, int alen, u8 *data, int length)
 382 {
 383         int i = -1; /* signal error */
 384         u8 *a = (u8*)&addr;
 385
 386         if (i2c_wait4bus() >= 0
 387             && i2c_write_addr(dev, I2C_WRITE_BIT, 0) != 0
 388             && __i2c_write(&a[4 - alen], alen) == alen)
 389                 i = 0; /* No error so far */
 390
 391         if (length
 392             && i2c_write_addr(dev, I2C_READ_BIT, 1) != 0)
 393                 i = __i2c_read(data, length);
 394
 395         writeb(I2C_CR_MEN, &i2c_dev[i2c_bus_num]->cr);
 396
 397         if (i2c_wait4bus()) /* Wait until STOP */
 398                 debug("i2c_read: wait4bus timed out\n");
 399
 400         if (i == length)
 401             return 0;
 402
 403         return -1;
 404 }
 405
 406 int
 407 i2c_write(u8 dev, uint addr, int alen, u8 *data, int length)
 408 {
 409         int i = -1; /* signal error */
 410         u8 *a = (u8*)&addr;
 411
 412         if (i2c_wait4bus() >= 0
 413             && i2c_write_addr(dev, I2C_WRITE_BIT, 0) != 0
 414             && __i2c_write(&a[4 - alen], alen) == alen) {
 415                 i = __i2c_write(data, length);
 416         }
 417
 418         writeb(I2C_CR_MEN, &i2c_dev[i2c_bus_num]->cr);
 419         if (i2c_wait4bus()) /* Wait until STOP */
 420                 debug("i2c_write: wait4bus timed out\n");
 421
 422         if (i == length)
 423             return 0;
 424
 425         return -1;
 426 }
 427
 428 int
 429 i2c_probe(uchar chip)
 430 {
 431         /* For unknow reason the controller will ACK when
 432          * probing for a slave with the same address, so skip
 433          * it.
 434          */
 435         if (chip == (readb(&i2c_dev[i2c_bus_num]->adr) >> 1))
 436                 return -1;
 437
 438         return i2c_read(chip, 0, 0, NULL, 0);
 439 }
 440
 441 int i2c_set_bus_num(unsigned int bus)
 442 {
 443 #if defined(CONFIG_I2C_MUX)
 444         if (bus < CONFIG_SYS_MAX_I2C_BUS) {
 445                 i2c_bus_num = bus;
 446         } else {
 447                 int     ret;
 448
 449                 ret = i2x_mux_select_mux(bus);
 450                 if (ret)
 451                         return ret;
 452                 i2c_bus_num = 0;
 453         }
 454         i2c_bus_num_mux = bus;
 455 #else
 456 #ifdef CONFIG_SYS_I2C2_OFFSET
 457         if (bus > 1) {
 458 #else
 459         if (bus > 0) {
 460 #endif
 461                 return -1;
 462         }
 463
 464         i2c_bus_num = bus;
 465 #endif
 466         return 0;
 467 }
 468
 469 int i2c_set_bus_speed(unsigned int speed)
 470 {
 471         unsigned int i2c_clk = (i2c_bus_num == 1) ? gd->i2c2_clk : gd->i2c1_clk;
 472
 473         writeb(0, &i2c_dev[i2c_bus_num]->cr);           /* stop controller */
 474         i2c_bus_speed[i2c_bus_num] =
 475                 set_i2c_bus_speed(i2c_dev[i2c_bus_num], i2c_clk, speed);
 476         writeb(I2C_CR_MEN, &i2c_dev[i2c_bus_num]->cr);  /* start controller */
 477
 478         return 0;
 479 }
 480
 481 unsigned int i2c_get_bus_num(void)
 482 {
 483 #if defined(CONFIG_I2C_MUX)
 484         return i2c_bus_num_mux;
 485 #else
 486         return i2c_bus_num;
 487 #endif
 488 }
 489
 490 unsigned int i2c_get_bus_speed(void)
 491 {
 492         return i2c_bus_speed[i2c_bus_num];
 493 }
 494
 495 #endif /* CONFIG_HARD_I2C */