drivers/spi/tegra210_qspi.c

   1 /*
   2  * NVIDIA Tegra210 QSPI controller driver
   3  *
   4  * (C) Copyright 2015 NVIDIA Corporation <www.nvidia.com>
   5  *
   6  * SPDX-License-Identifier:     GPL-2.0+
   7  */
   8
   9 #include <common.h>
  10 #include <dm.h>
  11 #include <asm/io.h>
  12 #include <asm/arch/clock.h>
  13 #include <asm/arch-tegra/clk_rst.h>
  14 #include <spi.h>
  15 #include <fdtdec.h>
  16 #include "tegra_spi.h"
  17
  18 DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
  19
  20 /* COMMAND1 */
  21 #define QSPI_CMD1_GO                    BIT(31)
  22 #define QSPI_CMD1_M_S                   BIT(30)
  23 #define QSPI_CMD1_MODE_MASK             GENMASK(1,0)
  24 #define QSPI_CMD1_MODE_SHIFT            28
  25 #define QSPI_CMD1_CS_SEL_MASK           GENMASK(1,0)
  26 #define QSPI_CMD1_CS_SEL_SHIFT          26
  27 #define QSPI_CMD1_CS_POL_INACTIVE0      BIT(22)
  28 #define QSPI_CMD1_CS_SW_HW              BIT(21)
  29 #define QSPI_CMD1_CS_SW_VAL             BIT(20)
  30 #define QSPI_CMD1_IDLE_SDA_MASK         GENMASK(1,0)
  31 #define QSPI_CMD1_IDLE_SDA_SHIFT        18
  32 #define QSPI_CMD1_BIDIR                 BIT(17)
  33 #define QSPI_CMD1_LSBI_FE               BIT(16)
  34 #define QSPI_CMD1_LSBY_FE               BIT(15)
  35 #define QSPI_CMD1_BOTH_EN_BIT           BIT(14)
  36 #define QSPI_CMD1_BOTH_EN_BYTE          BIT(13)
  37 #define QSPI_CMD1_RX_EN                 BIT(12)
  38 #define QSPI_CMD1_TX_EN                 BIT(11)
  39 #define QSPI_CMD1_PACKED                BIT(5)
  40 #define QSPI_CMD1_BITLEN_MASK           GENMASK(4,0)
  41 #define QSPI_CMD1_BITLEN_SHIFT          0
  42
  43 /* COMMAND2 */
  44 #define QSPI_CMD2_TX_CLK_TAP_DELAY      BIT(6)
  45 #define QSPI_CMD2_TX_CLK_TAP_DELAY_MASK GENMASK(11,6)
  46 #define QSPI_CMD2_RX_CLK_TAP_DELAY      BIT(0)
  47 #define QSPI_CMD2_RX_CLK_TAP_DELAY_MASK GENMASK(5,0)
  48
  49 /* TRANSFER STATUS */
  50 #define QSPI_XFER_STS_RDY               BIT(30)
  51
  52 /* FIFO STATUS */
  53 #define QSPI_FIFO_STS_CS_INACTIVE       BIT(31)
  54 #define QSPI_FIFO_STS_FRAME_END         BIT(30)
  55 #define QSPI_FIFO_STS_RX_FIFO_FLUSH     BIT(15)
  56 #define QSPI_FIFO_STS_TX_FIFO_FLUSH     BIT(14)
  57 #define QSPI_FIFO_STS_ERR               BIT(8)
  58 #define QSPI_FIFO_STS_TX_FIFO_OVF       BIT(7)
  59 #define QSPI_FIFO_STS_TX_FIFO_UNR       BIT(6)
  60 #define QSPI_FIFO_STS_RX_FIFO_OVF       BIT(5)
  61 #define QSPI_FIFO_STS_RX_FIFO_UNR       BIT(4)
  62 #define QSPI_FIFO_STS_TX_FIFO_FULL      BIT(3)
  63 #define QSPI_FIFO_STS_TX_FIFO_EMPTY     BIT(2)
  64 #define QSPI_FIFO_STS_RX_FIFO_FULL      BIT(1)
  65 #define QSPI_FIFO_STS_RX_FIFO_EMPTY     BIT(0)
  66
  67 #define QSPI_TIMEOUT            1000
  68
  69 struct qspi_regs {
  70         u32 command1;   /* 000:QSPI_COMMAND1 register */
  71         u32 command2;   /* 004:QSPI_COMMAND2 register */
  72         u32 timing1;    /* 008:QSPI_CS_TIM1 register */
  73         u32 timing2;    /* 00c:QSPI_CS_TIM2 register */
  74         u32 xfer_status;/* 010:QSPI_TRANS_STATUS register */
  75         u32 fifo_status;/* 014:QSPI_FIFO_STATUS register */
  76         u32 tx_data;    /* 018:QSPI_TX_DATA register */
  77         u32 rx_data;    /* 01c:QSPI_RX_DATA register */
  78         u32 dma_ctl;    /* 020:QSPI_DMA_CTL register */
  79         u32 dma_blk;    /* 024:QSPI_DMA_BLK register */
  80         u32 rsvd[56];   /* 028-107 reserved */
  81         u32 tx_fifo;    /* 108:QSPI_FIFO1 register */
  82         u32 rsvd2[31];  /* 10c-187 reserved */
  83         u32 rx_fifo;    /* 188:QSPI_FIFO2 register */
  84         u32 spare_ctl;  /* 18c:QSPI_SPARE_CTRL register */
  85 };
  86
  87 struct tegra210_qspi_priv {
  88         struct qspi_regs *regs;
  89         unsigned int freq;
  90         unsigned int mode;
  91         int periph_id;
  92         int valid;
  93         int last_transaction_us;
  94 };
  95
  96 static int tegra210_qspi_ofdata_to_platdata(struct udevice *bus)
  97 {
  98         struct tegra_spi_platdata *plat = bus->platdata;
  99         const void *blob = gd->fdt_blob;
 100         int node = bus->of_offset;
 101
 102         plat->base = dev_get_addr(bus);
 103         plat->periph_id = clock_decode_periph_id(blob, node);
 104
 105         if (plat->periph_id == PERIPH_ID_NONE) {
 106                 debug("%s: could not decode periph id %d\n", __func__,
 107                       plat->periph_id);
 108                 return -FDT_ERR_NOTFOUND;
 109         }
 110
 111         /* Use 500KHz as a suitable default */
 112         plat->frequency = fdtdec_get_int(blob, node, "spi-max-frequency",
 113                                         500000);
 114         plat->deactivate_delay_us = fdtdec_get_int(blob, node,
 115                                         "spi-deactivate-delay", 0);
 116         debug("%s: base=%#08lx, periph_id=%d, max-frequency=%d, deactivate_delay=%d\n",
 117               __func__, plat->base, plat->periph_id, plat->frequency,
 118               plat->deactivate_delay_us);
 119
 120         return 0;
 121 }
 122
 123 static int tegra210_qspi_probe(struct udevice *bus)
 124 {
 125         struct tegra_spi_platdata *plat = dev_get_platdata(bus);
 126         struct tegra210_qspi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
 127
 128         priv->regs = (struct qspi_regs *)plat->base;
 129
 130         priv->last_transaction_us = timer_get_us();
 131         priv->freq = plat->frequency;
 132         priv->periph_id = plat->periph_id;
 133
 134         /* Change SPI clock to correct frequency, PLLP_OUT0 source */
 135         clock_start_periph_pll(priv->periph_id, CLOCK_ID_PERIPH, priv->freq);
 136
 137         return 0;
 138 }
 139
 140 static int tegra210_qspi_claim_bus(struct udevice *bus)
 141 {
 142         struct tegra210_qspi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
 143         struct qspi_regs *regs = priv->regs;
 144
 145         /* Change SPI clock to correct frequency, PLLP_OUT0 source */
 146         clock_start_periph_pll(priv->periph_id, CLOCK_ID_PERIPH, priv->freq);
 147
 148         debug("%s: FIFO STATUS = %08x\n", __func__, readl(&regs->fifo_status));
 149
 150         /* Set master mode and sw controlled CS */
 151         setbits_le32(&regs->command1, QSPI_CMD1_M_S | QSPI_CMD1_CS_SW_HW |
 152                      (priv->mode << QSPI_CMD1_MODE_SHIFT));
 153         debug("%s: COMMAND1 = %08x\n", __func__, readl(&regs->command1));
 154
 155         return 0;
 156 }
 157
 158 /**
 159  * Activate the CS by driving it LOW
 160  *
 161  * @param slave Pointer to spi_slave to which controller has to
 162  *              communicate with
 163  */
 164 static void spi_cs_activate(struct udevice *dev)
 165 {
 166         struct udevice *bus = dev->parent;
 167         struct tegra_spi_platdata *pdata = dev_get_platdata(bus);
 168         struct tegra210_qspi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
 169
 170         /* If it's too soon to do another transaction, wait */
 171         if (pdata->deactivate_delay_us &&
 172             priv->last_transaction_us) {
 173                 ulong delay_us;         /* The delay completed so far */
 174                 delay_us = timer_get_us() - priv->last_transaction_us;
 175                 if (delay_us < pdata->deactivate_delay_us)
 176                         udelay(pdata->deactivate_delay_us - delay_us);
 177         }
 178
 179         clrbits_le32(&priv->regs->command1, QSPI_CMD1_CS_SW_VAL);
 180 }
 181
 182 /**
 183  * Deactivate the CS by driving it HIGH
 184  *
 185  * @param slave Pointer to spi_slave to which controller has to
 186  *              communicate with
 187  */
 188 static void spi_cs_deactivate(struct udevice *dev)
 189 {
 190         struct udevice *bus = dev->parent;
 191         struct tegra_spi_platdata *pdata = dev_get_platdata(bus);
 192         struct tegra210_qspi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
 193
 194         setbits_le32(&priv->regs->command1, QSPI_CMD1_CS_SW_VAL);
 195
 196         /* Remember time of this transaction so we can honour the bus delay */
 197         if (pdata->deactivate_delay_us)
 198                 priv->last_transaction_us = timer_get_us();
 199
 200         debug("Deactivate CS, bus '%s'\n", bus->name);
 201 }
 202
 203 static int tegra210_qspi_xfer(struct udevice *dev, unsigned int bitlen,
 204                              const void *data_out, void *data_in,
 205                              unsigned long flags)
 206 {
 207         struct udevice *bus = dev->parent;
 208         struct tegra210_qspi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
 209         struct qspi_regs *regs = priv->regs;
 210         u32 reg, tmpdout, tmpdin = 0;
 211         const u8 *dout = data_out;
 212         u8 *din = data_in;
 213         int num_bytes, tm, ret;
 214
 215         debug("%s: slave %u:%u dout %p din %p bitlen %u\n",
 216               __func__, bus->seq, spi_chip_select(dev), dout, din, bitlen);
 217         if (bitlen % 8)
 218                 return -1;
 219         num_bytes = bitlen / 8;
 220
 221         ret = 0;
 222
 223         /* clear all error status bits */
 224         reg = readl(&regs->fifo_status);
 225         writel(reg, &regs->fifo_status);
 226
 227         /* flush RX/TX FIFOs */
 228         setbits_le32(&regs->fifo_status,
 229                      (QSPI_FIFO_STS_RX_FIFO_FLUSH |
 230                       QSPI_FIFO_STS_TX_FIFO_FLUSH));
 231
 232         tm = QSPI_TIMEOUT;
 233         while ((tm && readl(&regs->fifo_status) &
 234                       (QSPI_FIFO_STS_RX_FIFO_FLUSH |
 235                        QSPI_FIFO_STS_TX_FIFO_FLUSH))) {
 236                 tm--;
 237                 udelay(1);
 238         }
 239
 240         if (!tm) {
 241                 printf("%s: timeout during QSPI FIFO flush!\n",
 242                        __func__);
 243                 return -1;
 244         }
 245
 246         /*
 247          * Notes:
 248          *   1. don't set LSBY_FE, so no need to swap bytes from/to TX/RX FIFOs;
 249          *   2. don't set RX_EN and TX_EN yet.
 250          *      (SW needs to make sure that while programming the blk_size,
 251          *       tx_en and rx_en bits must be zero)
 252          *      [TODO] I (Yen Lin) have problems when both RX/TX EN bits are set
 253          *             i.e., both dout and din are not NULL.
 254          */
 255         clrsetbits_le32(&regs->command1,
 256                         (QSPI_CMD1_LSBI_FE | QSPI_CMD1_LSBY_FE |
 257                          QSPI_CMD1_RX_EN | QSPI_CMD1_TX_EN),
 258                         (spi_chip_select(dev) << QSPI_CMD1_CS_SEL_SHIFT));
 259
 260         /* set xfer size to 1 block (32 bits) */
 261         writel(0, &regs->dma_blk);
 262
 263         if (flags & SPI_XFER_BEGIN)
 264                 spi_cs_activate(dev);
 265
 266         /* handle data in 32-bit chunks */
 267         while (num_bytes > 0) {
 268                 int bytes;
 269
 270                 tmpdout = 0;
 271                 bytes = (num_bytes > 4) ?  4 : num_bytes;
 272
 273                 if (dout != NULL) {
 274                         memcpy((void *)&tmpdout, (void *)dout, bytes);
 275                         dout += bytes;
 276                         num_bytes -= bytes;
 277                         writel(tmpdout, &regs->tx_fifo);
 278                         setbits_le32(&regs->command1, QSPI_CMD1_TX_EN);
 279                 }
 280
 281                 if (din != NULL)
 282                         setbits_le32(&regs->command1, QSPI_CMD1_RX_EN);
 283
 284                 /* clear ready bit */
 285                 setbits_le32(&regs->xfer_status, QSPI_XFER_STS_RDY);
 286
 287                 clrsetbits_le32(&regs->command1,
 288                                 QSPI_CMD1_BITLEN_MASK << QSPI_CMD1_BITLEN_SHIFT,
 289                                 (bytes * 8 - 1) << QSPI_CMD1_BITLEN_SHIFT);
 290
 291                 /* Need to stabilize other reg bits before GO bit set.
 292                  * As per the TRM:
 293                  * "For successful operation at various freq combinations,
 294                  * a minimum of 4-5 spi_clk cycle delay might be required
 295                  * before enabling the PIO or DMA bits. The worst case delay
 296                  * calculation can be done considering slowest qspi_clk as
 297                  * 1MHz. Based on that 1us delay should be enough before
 298                  * enabling PIO or DMA." Padded another 1us for safety.
 299                  */
 300                 udelay(2);
 301                 setbits_le32(&regs->command1, QSPI_CMD1_GO);
 302                 udelay(1);
 303
 304                 /*
 305                  * Wait for SPI transmit FIFO to empty, or to time out.
 306                  * The RX FIFO status will be read and cleared last
 307                  */
 308                 for (tm = 0; tm < QSPI_TIMEOUT; ++tm) {
 309                         u32 fifo_status, xfer_status;
 310
 311                         xfer_status = readl(&regs->xfer_status);
 312                         if (!(xfer_status & QSPI_XFER_STS_RDY))
 313                                 continue;
 314
 315                         fifo_status = readl(&regs->fifo_status);
 316                         if (fifo_status & QSPI_FIFO_STS_ERR) {
 317                                 debug("%s: got a fifo error: ", __func__);
 318                                 if (fifo_status & QSPI_FIFO_STS_TX_FIFO_OVF)
 319                                         debug("tx FIFO overflow ");
 320                                 if (fifo_status & QSPI_FIFO_STS_TX_FIFO_UNR)
 321                                         debug("tx FIFO underrun ");
 322                                 if (fifo_status & QSPI_FIFO_STS_RX_FIFO_OVF)
 323                                         debug("rx FIFO overflow ");
 324                                 if (fifo_status & QSPI_FIFO_STS_RX_FIFO_UNR)
 325                                         debug("rx FIFO underrun ");
 326                                 if (fifo_status & QSPI_FIFO_STS_TX_FIFO_FULL)
 327                                         debug("tx FIFO full ");
 328                                 if (fifo_status & QSPI_FIFO_STS_TX_FIFO_EMPTY)
 329                                         debug("tx FIFO empty ");
 330                                 if (fifo_status & QSPI_FIFO_STS_RX_FIFO_FULL)
 331                                         debug("rx FIFO full ");
 332                                 if (fifo_status & QSPI_FIFO_STS_RX_FIFO_EMPTY)
 333                                         debug("rx FIFO empty ");
 334                                 debug("\n");
 335                                 break;
 336                         }
 337
 338                         if (!(fifo_status & QSPI_FIFO_STS_RX_FIFO_EMPTY)) {
 339                                 tmpdin = readl(&regs->rx_fifo);
 340                                 if (din != NULL) {
 341                                         memcpy(din, &tmpdin, bytes);
 342                                         din += bytes;
 343                                         num_bytes -= bytes;
 344                                 }
 345                         }
 346                         break;
 347                 }
 348
 349                 if (tm >= QSPI_TIMEOUT)
 350                         ret = tm;
 351
 352                 /* clear ACK RDY, etc. bits */
 353                 writel(readl(&regs->fifo_status), &regs->fifo_status);
 354         }
 355
 356         if (flags & SPI_XFER_END)
 357                 spi_cs_deactivate(dev);
 358
 359         debug("%s: transfer ended. Value=%08x, fifo_status = %08x\n",
 360               __func__, tmpdin, readl(&regs->fifo_status));
 361
 362         if (ret) {
 363                 printf("%s: timeout during SPI transfer, tm %d\n",
 364                        __func__, ret);
 365                 return -1;
 366         }
 367
 368         return ret;
 369 }
 370
 371 static int tegra210_qspi_set_speed(struct udevice *bus, uint speed)
 372 {
 373         struct tegra_spi_platdata *plat = bus->platdata;
 374         struct tegra210_qspi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
 375
 376         if (speed > plat->frequency)
 377                 speed = plat->frequency;
 378         priv->freq = speed;
 379         debug("%s: regs=%p, speed=%d\n", __func__, priv->regs, priv->freq);
 380
 381         return 0;
 382 }
 383
 384 static int tegra210_qspi_set_mode(struct udevice *bus, uint mode)
 385 {
 386         struct tegra210_qspi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
 387
 388         priv->mode = mode;
 389         debug("%s: regs=%p, mode=%d\n", __func__, priv->regs, priv->mode);
 390
 391         return 0;
 392 }
 393
 394 static const struct dm_spi_ops tegra210_qspi_ops = {
 395         .claim_bus      = tegra210_qspi_claim_bus,
 396         .xfer           = tegra210_qspi_xfer,
 397         .set_speed      = tegra210_qspi_set_speed,
 398         .set_mode       = tegra210_qspi_set_mode,
 399         /*
 400          * cs_info is not needed, since we require all chip selects to be
 401          * in the device tree explicitly
 402          */
 403 };
 404
 405 static const struct udevice_id tegra210_qspi_ids[] = {
 406         { .compatible = "nvidia,tegra210-qspi" },
 407         { }
 408 };
 409
 410 U_BOOT_DRIVER(tegra210_qspi) = {
 411         .name = "tegra210-qspi",
 412         .id = UCLASS_SPI,
 413         .of_match = tegra210_qspi_ids,
 414         .ops = &tegra210_qspi_ops,
 415         .ofdata_to_platdata = tegra210_qspi_ofdata_to_platdata,
 416         .platdata_auto_alloc_size = sizeof(struct tegra_spi_platdata),
 417         .priv_auto_alloc_size = sizeof(struct tegra210_qspi_priv),
 418         .per_child_auto_alloc_size = sizeof(struct spi_slave),
 419         .probe = tegra210_qspi_probe,
 420 };