drivers/mtd/spi/spi_flash.c

   1 /*
   2  * SPI flash interface
   3  *
   4  * Copyright (C) 2008 Atmel Corporation
   5  * Copyright (C) 2010 Reinhard Meyer, EMK Elektronik
   6  *
   7  * Licensed under the GPL-2 or later.
   8  */
   9
  10 #include <common.h>
  11 #include <fdtdec.h>
  12 #include <malloc.h>
  13 #include <spi.h>
  14 #include <spi_flash.h>
  15 #include <watchdog.h>
  16
  17 #include "spi_flash_internal.h"
  18
  19 DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
  20
  21 static void spi_flash_addr(u32 addr, u8 *cmd)
  22 {
  23         /* cmd[0] is actual command */
  24         cmd[1] = addr >> 16;
  25         cmd[2] = addr >> 8;
  26         cmd[3] = addr >> 0;
  27 }
  28
  29 static int spi_flash_read_write(struct spi_slave *spi,
  30                                 const u8 *cmd, size_t cmd_len,
  31                                 const u8 *data_out, u8 *data_in,
  32                                 size_t data_len)
  33 {
  34         unsigned long flags = SPI_XFER_BEGIN;
  35         int ret;
  36
  37         if (data_len == 0)
  38                 flags |= SPI_XFER_END;
  39
  40         ret = spi_xfer(spi, cmd_len * 8, cmd, NULL, flags);
  41         if (ret) {
  42                 debug("SF: Failed to send command (%zu bytes): %d\n",
  43                                 cmd_len, ret);
  44         } else if (data_len != 0) {
  45                 ret = spi_xfer(spi, data_len * 8, data_out, data_in, SPI_XFER_END);
  46                 if (ret)
  47                         debug("SF: Failed to transfer %zu bytes of data: %d\n",
  48                                         data_len, ret);
  49         }
  50
  51         return ret;
  52 }
  53
  54 int spi_flash_cmd(struct spi_slave *spi, u8 cmd, void *response, size_t len)
  55 {
  56         return spi_flash_cmd_read(spi, &cmd, 1, response, len);
  57 }
  58
  59 int spi_flash_cmd_read(struct spi_slave *spi, const u8 *cmd,
  60                 size_t cmd_len, void *data, size_t data_len)
  61 {
  62         return spi_flash_read_write(spi, cmd, cmd_len, NULL, data, data_len);
  63 }
  64
  65 int spi_flash_cmd_write(struct spi_slave *spi, const u8 *cmd, size_t cmd_len,
  66                 const void *data, size_t data_len)
  67 {
  68         return spi_flash_read_write(spi, cmd, cmd_len, data, NULL, data_len);
  69 }
  70
  71 int spi_flash_cmd_write_multi(struct spi_flash *flash, u32 offset,
  72                 size_t len, const void *buf)
  73 {
  74         unsigned long page_addr, byte_addr, page_size;
  75         size_t chunk_len, actual;
  76         int ret;
  77         u8 cmd[4];
  78
  79         page_size = flash->page_size;
  80         page_addr = offset / page_size;
  81         byte_addr = offset % page_size;
  82
  83         ret = spi_claim_bus(flash->spi);
  84         if (ret) {
  85                 debug("SF: unable to claim SPI bus\n");
  86                 return ret;
  87         }
  88
  89         cmd[0] = CMD_PAGE_PROGRAM;
  90         for (actual = 0; actual < len; actual += chunk_len) {
  91                 chunk_len = min(len - actual, page_size - byte_addr);
  92
  93                 if (flash->spi->max_write_size)
  94                         chunk_len = min(chunk_len, flash->spi->max_write_size);
  95
  96                 cmd[1] = page_addr >> 8;
  97                 cmd[2] = page_addr;
  98                 cmd[3] = byte_addr;
  99
 100                 debug("PP: 0x%p => cmd = { 0x%02x 0x%02x%02x%02x } chunk_len = %zu\n",
 101                       buf + actual, cmd[0], cmd[1], cmd[2], cmd[3], chunk_len);
 102
 103                 ret = spi_flash_cmd_write_enable(flash);
 104                 if (ret < 0) {
 105                         debug("SF: enabling write failed\n");
 106                         break;
 107                 }
 108
 109                 ret = spi_flash_cmd_write(flash->spi, cmd, 4,
 110                                           buf + actual, chunk_len);
 111                 if (ret < 0) {
 112                         debug("SF: write failed\n");
 113                         break;
 114                 }
 115
 116                 ret = spi_flash_cmd_wait_ready(flash, SPI_FLASH_PROG_TIMEOUT);
 117                 if (ret)
 118                         break;
 119
 120                 byte_addr += chunk_len;
 121                 if (byte_addr == page_size) {
 122                         page_addr++;
 123                         byte_addr = 0;
 124                 }
 125         }
 126
 127         spi_release_bus(flash->spi);
 128         return ret;
 129 }
 130
 131 int spi_flash_read_common(struct spi_flash *flash, const u8 *cmd,
 132                 size_t cmd_len, void *data, size_t data_len)
 133 {
 134         struct spi_slave *spi = flash->spi;
 135         int ret;
 136
 137         spi_claim_bus(spi);
 138         ret = spi_flash_cmd_read(spi, cmd, cmd_len, data, data_len);
 139         spi_release_bus(spi);
 140
 141         return ret;
 142 }
 143
 144 int spi_flash_cmd_read_fast(struct spi_flash *flash, u32 offset,
 145                 size_t len, void *data)
 146 {
 147         u8 cmd[5];
 148
 149         /* Handle memory-mapped SPI */
 150         if (flash->memory_map) {
 151                 memcpy(data, flash->memory_map + offset, len);
 152                 return 0;
 153         }
 154
 155         cmd[0] = CMD_READ_ARRAY_FAST;
 156         spi_flash_addr(offset, cmd);
 157         cmd[4] = 0x00;
 158
 159         return spi_flash_read_common(flash, cmd, sizeof(cmd), data, len);
 160 }
 161
 162 int spi_flash_cmd_poll_bit(struct spi_flash *flash, unsigned long timeout,
 163                            u8 cmd, u8 poll_bit)
 164 {
 165         struct spi_slave *spi = flash->spi;
 166         unsigned long timebase;
 167         int ret;
 168         u8 status;
 169
 170         ret = spi_xfer(spi, 8, &cmd, NULL, SPI_XFER_BEGIN);
 171         if (ret) {
 172                 debug("SF: Failed to send command %02x: %d\n", cmd, ret);
 173                 return ret;
 174         }
 175
 176         timebase = get_timer(0);
 177         do {
 178                 WATCHDOG_RESET();
 179
 180                 ret = spi_xfer(spi, 8, NULL, &status, 0);
 181                 if (ret)
 182                         return -1;
 183
 184                 if ((status & poll_bit) == 0)
 185                         break;
 186
 187         } while (get_timer(timebase) < timeout);
 188
 189         spi_xfer(spi, 0, NULL, NULL, SPI_XFER_END);
 190
 191         if ((status & poll_bit) == 0)
 192                 return 0;
 193
 194         /* Timed out */
 195         debug("SF: time out!\n");
 196         return -1;
 197 }
 198
 199 int spi_flash_cmd_wait_ready(struct spi_flash *flash, unsigned long timeout)
 200 {
 201         return spi_flash_cmd_poll_bit(flash, timeout,
 202                 CMD_READ_STATUS, STATUS_WIP);
 203 }
 204
 205 int spi_flash_cmd_erase(struct spi_flash *flash, u32 offset, size_t len)
 206 {
 207         u32 end, erase_size;
 208         int ret;
 209         u8 cmd[4];
 210
 211         erase_size = flash->sector_size;
 212         if (offset % erase_size || len % erase_size) {
 213                 debug("SF: Erase offset/length not multiple of erase size\n");
 214                 return -1;
 215         }
 216
 217         ret = spi_claim_bus(flash->spi);
 218         if (ret) {
 219                 debug("SF: Unable to claim SPI bus\n");
 220                 return ret;
 221         }
 222
 223         if (erase_size == 4096)
 224                 cmd[0] = CMD_ERASE_4K;
 225         else
 226                 cmd[0] = CMD_ERASE_64K;
 227         end = offset + len;
 228
 229         while (offset < end) {
 230                 spi_flash_addr(offset, cmd);
 231                 offset += erase_size;
 232
 233                 debug("SF: erase %2x %2x %2x %2x (%x)\n", cmd[0], cmd[1],
 234                       cmd[2], cmd[3], offset);
 235
 236                 ret = spi_flash_cmd_write_enable(flash);
 237                 if (ret)
 238                         goto out;
 239
 240                 ret = spi_flash_cmd_write(flash->spi, cmd, sizeof(cmd), NULL, 0);
 241                 if (ret)
 242                         goto out;
 243
 244                 ret = spi_flash_cmd_wait_ready(flash, SPI_FLASH_PAGE_ERASE_TIMEOUT);
 245                 if (ret)
 246                         goto out;
 247         }
 248
 249  out:
 250         spi_release_bus(flash->spi);
 251         return ret;
 252 }
 253
 254 int spi_flash_cmd_write_status(struct spi_flash *flash, u8 sr)
 255 {
 256         u8 cmd;
 257         int ret;
 258
 259         ret = spi_flash_cmd_write_enable(flash);
 260         if (ret < 0) {
 261                 debug("SF: enabling write failed\n");
 262                 return ret;
 263         }
 264
 265         cmd = CMD_WRITE_STATUS;
 266         ret = spi_flash_cmd_write(flash->spi, &cmd, 1, &sr, 1);
 267         if (ret) {
 268                 debug("SF: fail to write status register\n");
 269                 return ret;
 270         }
 271
 272         ret = spi_flash_cmd_wait_ready(flash, SPI_FLASH_PROG_TIMEOUT);
 273         if (ret < 0) {
 274                 debug("SF: write status register timed out\n");
 275                 return ret;
 276         }
 277
 278         return 0;
 279 }
 280
 281 int spi_flash_cmd_bankaddr_write(struct spi_flash *flash, u8 bank_sel)
 282 {
 283         u8 cmd;
 284         int ret;
 285
 286         if (flash->bank_curr == bank_sel) {
 287                 debug("SF: not require to enable bank%d\n", bank_sel);
 288                 return 0;
 289         }
 290
 291         cmd = flash->bank_write_cmd;
 292         ret = spi_flash_cmd_write_enable(flash);
 293         if (ret < 0) {
 294                 debug("SF: enabling write failed\n");
 295                 return ret;
 296         }
 297
 298         ret = spi_flash_cmd_write(flash->spi, &cmd, 1, &bank_sel, 1);
 299         if (ret) {
 300                 debug("SF: fail to write bank addr register\n");
 301                 return ret;
 302         }
 303         flash->bank_curr = bank_sel;
 304
 305         ret = spi_flash_cmd_wait_ready(flash, SPI_FLASH_PROG_TIMEOUT);
 306         if (ret < 0) {
 307                 debug("SF: write bank addr register timed out\n");
 308                 return ret;
 309         }
 310
 311         return 0;
 312 }
 313
 314 int spi_flash_bank_config(struct spi_flash *flash, u8 idcode0)
 315 {
 316         u8 cmd;
 317         u8 curr_bank = 0;
 318
 319         /* discover bank cmds */
 320         switch (idcode0) {
 321         case SPI_FLASH_SPANSION_IDCODE0:
 322                 flash->bank_read_cmd = CMD_BANKADDR_BRRD;
 323                 flash->bank_write_cmd = CMD_BANKADDR_BRWR;
 324                 break;
 325         case SPI_FLASH_STMICRO_IDCODE0:
 326         case SPI_FLASH_WINBOND_IDCODE0:
 327                 flash->bank_read_cmd = CMD_EXTNADDR_RDEAR;
 328                 flash->bank_write_cmd = CMD_EXTNADDR_WREAR;
 329                 break;
 330         default:
 331                 printf("SF: Unsupported bank commands %02x\n", idcode0);
 332                 return -1;
 333         }
 334
 335         /* read the bank reg - on which bank the flash is in currently */
 336         cmd = flash->bank_read_cmd;
 337         if (flash->size > SPI_FLASH_16MB_BOUN) {
 338                 if (spi_flash_read_common(flash, &cmd, 1, &curr_bank, 1)) {
 339                         debug("SF: fail to read bank addr register\n");
 340                         return -1;
 341                 }
 342                 flash->bank_curr = curr_bank;
 343         } else {
 344                 flash->bank_curr = curr_bank;
 345         }
 346
 347         return 0;
 348 }
 349
 350 #ifdef CONFIG_OF_CONTROL
 351 int spi_flash_decode_fdt(const void *blob, struct spi_flash *flash)
 352 {
 353         fdt_addr_t addr;
 354         fdt_size_t size;
 355         int node;
 356
 357         /* If there is no node, do nothing */
 358         node = fdtdec_next_compatible(blob, 0, COMPAT_GENERIC_SPI_FLASH);
 359         if (node < 0)
 360                 return 0;
 361
 362         addr = fdtdec_get_addr_size(blob, node, "memory-map", &size);
 363         if (addr == FDT_ADDR_T_NONE) {
 364                 debug("%s: Cannot decode address\n", __func__);
 365                 return 0;
 366         }
 367
 368         if (flash->size != size) {
 369                 debug("%s: Memory map must cover entire device\n", __func__);
 370                 return -1;
 371         }
 372         flash->memory_map = (void *)addr;
 373
 374         return 0;
 375 }
 376 #endif /* CONFIG_OF_CONTROL */
 377
 378 /*
 379  * The following table holds all device probe functions
 380  *
 381  * shift:  number of continuation bytes before the ID
 382  * idcode: the expected IDCODE or 0xff for non JEDEC devices
 383  * probe:  the function to call
 384  *
 385  * Non JEDEC devices should be ordered in the table such that
 386  * the probe functions with best detection algorithms come first.
 387  *
 388  * Several matching entries are permitted, they will be tried
 389  * in sequence until a probe function returns non NULL.
 390  *
 391  * IDCODE_CONT_LEN may be redefined if a device needs to declare a
 392  * larger "shift" value.  IDCODE_PART_LEN generally shouldn't be
 393  * changed.  This is the max number of bytes probe functions may
 394  * examine when looking up part-specific identification info.
 395  *
 396  * Probe functions will be given the idcode buffer starting at their
 397  * manu id byte (the "idcode" in the table below).  In other words,
 398  * all of the continuation bytes will be skipped (the "shift" below).
 399  */
 400 #define IDCODE_CONT_LEN 0
 401 #define IDCODE_PART_LEN 5
 402 static const struct {
 403         const u8 shift;
 404         const u8 idcode;
 405         struct spi_flash *(*probe) (struct spi_slave *spi, u8 *idcode);
 406 } flashes[] = {
 407         /* Keep it sorted by define name */
 408 #ifdef CONFIG_SPI_FLASH_ATMEL
 409         { 0, 0x1f, spi_flash_probe_atmel, },
 410 #endif
 411 #ifdef CONFIG_SPI_FLASH_EON
 412         { 0, 0x1c, spi_flash_probe_eon, },
 413 #endif
 414 #ifdef CONFIG_SPI_FLASH_MACRONIX
 415         { 0, 0xc2, spi_flash_probe_macronix, },
 416 #endif
 417 #ifdef CONFIG_SPI_FLASH_SPANSION
 418         { 0, 0x01, spi_flash_probe_spansion, },
 419 #endif
 420 #ifdef CONFIG_SPI_FLASH_SST
 421         { 0, 0xbf, spi_flash_probe_sst, },
 422 #endif
 423 #ifdef CONFIG_SPI_FLASH_STMICRO
 424         { 0, 0x20, spi_flash_probe_stmicro, },
 425 #endif
 426 #ifdef CONFIG_SPI_FLASH_WINBOND
 427         { 0, 0xef, spi_flash_probe_winbond, },
 428 #endif
 429 #ifdef CONFIG_SPI_FRAM_RAMTRON
 430         { 6, 0xc2, spi_fram_probe_ramtron, },
 431 # undef IDCODE_CONT_LEN
 432 # define IDCODE_CONT_LEN 6
 433 #endif
 434         /* Keep it sorted by best detection */
 435 #ifdef CONFIG_SPI_FLASH_STMICRO
 436         { 0, 0xff, spi_flash_probe_stmicro, },
 437 #endif
 438 #ifdef CONFIG_SPI_FRAM_RAMTRON_NON_JEDEC
 439         { 0, 0xff, spi_fram_probe_ramtron, },
 440 #endif
 441 };
 442 #define IDCODE_LEN (IDCODE_CONT_LEN + IDCODE_PART_LEN)
 443
 444 struct spi_flash *spi_flash_probe(unsigned int bus, unsigned int cs,
 445                 unsigned int max_hz, unsigned int spi_mode)
 446 {
 447         struct spi_slave *spi;
 448         struct spi_flash *flash = NULL;
 449         int ret, i, shift;
 450         u8 idcode[IDCODE_LEN], *idp;
 451
 452         spi = spi_setup_slave(bus, cs, max_hz, spi_mode);
 453         if (!spi) {
 454                 printf("SF: Failed to set up slave\n");
 455                 return NULL;
 456         }
 457
 458         ret = spi_claim_bus(spi);
 459         if (ret) {
 460                 debug("SF: Failed to claim SPI bus: %d\n", ret);
 461                 goto err_claim_bus;
 462         }
 463
 464         /* Read the ID codes */
 465         ret = spi_flash_cmd(spi, CMD_READ_ID, idcode, sizeof(idcode));
 466         if (ret)
 467                 goto err_read_id;
 468
 469 #ifdef DEBUG
 470         printf("SF: Got idcodes\n");
 471         print_buffer(0, idcode, 1, sizeof(idcode), 0);
 472 #endif
 473
 474         /* count the number of continuation bytes */
 475         for (shift = 0, idp = idcode;
 476              shift < IDCODE_CONT_LEN && *idp == 0x7f;
 477              ++shift, ++idp)
 478                 continue;
 479
 480         /* search the table for matches in shift and id */
 481         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(flashes); ++i)
 482                 if (flashes[i].shift == shift && flashes[i].idcode == *idp) {
 483                         /* we have a match, call probe */
 484                         flash = flashes[i].probe(spi, idp);
 485                         if (flash)
 486                                 break;
 487                 }
 488
 489         if (!flash) {
 490                 printf("SF: Unsupported manufacturer %02x\n", *idp);
 491                 goto err_manufacturer_probe;
 492         }
 493
 494         /* Configure the BAR - disover bank cmds and read current bank  */
 495         ret = spi_flash_bank_config(flash, *idp);
 496         if (ret < 0)
 497                 goto err_manufacturer_probe;
 498
 499 #ifdef CONFIG_OF_CONTROL
 500         if (spi_flash_decode_fdt(gd->fdt_blob, flash)) {
 501                 debug("SF: FDT decode error\n");
 502                 goto err_manufacturer_probe;
 503         }
 504 #endif
 505         printf("SF: Detected %s with page size ", flash->name);
 506         print_size(flash->sector_size, ", total ");
 507         print_size(flash->size, "");
 508         if (flash->memory_map)
 509                 printf(", mapped at %p", flash->memory_map);
 510         puts("\n");
 511
 512         spi_release_bus(spi);
 513
 514         return flash;
 515
 516 err_manufacturer_probe:
 517 err_read_id:
 518         spi_release_bus(spi);
 519 err_claim_bus:
 520         spi_free_slave(spi);
 521         return NULL;
 522 }
 523
 524 void *spi_flash_do_alloc(int offset, int size, struct spi_slave *spi,
 525                          const char *name)
 526 {
 527         struct spi_flash *flash;
 528         void *ptr;
 529
 530         ptr = malloc(size);
 531         if (!ptr) {
 532                 debug("SF: Failed to allocate memory\n");
 533                 return NULL;
 534         }
 535         memset(ptr, '\0', size);
 536         flash = (struct spi_flash *)(ptr + offset);
 537
 538         /* Set up some basic fields - caller will sort out sizes */
 539         flash->spi = spi;
 540         flash->name = name;
 541
 542         flash->read = spi_flash_cmd_read_fast;
 543         flash->write = spi_flash_cmd_write_multi;
 544         flash->erase = spi_flash_cmd_erase;
 545
 546         return flash;
 547 }
 548
 549 void spi_flash_free(struct spi_flash *flash)
 550 {
 551         spi_free_slave(flash->spi);
 552         free(flash);
 553 }