drivers/tty/serial/liteuart.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
   2 /*
   3  * LiteUART serial controller (LiteX) Driver
   4  *
   5  * Copyright (C) 2019-2020 Antmicro <www.antmicro.com>
   6  */
   7
   8 #include <linux/bits.h>
   9 #include <linux/console.h>
  10 #include <linux/interrupt.h>
  11 #include <linux/litex.h>
  12 #include <linux/module.h>
  13 #include <linux/of.h>
  14 #include <linux/of_address.h>
  15 #include <linux/of_platform.h>
  16 #include <linux/serial.h>
  17 #include <linux/serial_core.h>
  18 #include <linux/slab.h>
  19 #include <linux/timer.h>
  20 #include <linux/tty_flip.h>
  21 #include <linux/xarray.h>
  22
  23 /*
  24  * CSRs definitions (base address offsets + width)
  25  *
  26  * The definitions below are true for LiteX SoC configured for 8-bit CSR Bus,
  27  * 32-bit aligned.
  28  *
  29  * Supporting other configurations might require new definitions or a more
  30  * generic way of indexing the LiteX CSRs.
  31  *
  32  * For more details on how CSRs are defined and handled in LiteX, see comments
  33  * in the LiteX SoC Driver: drivers/soc/litex/litex_soc_ctrl.c
  34  */
  35 #define OFF_RXTX        0x00
  36 #define OFF_TXFULL      0x04
  37 #define OFF_RXEMPTY     0x08
  38 #define OFF_EV_STATUS   0x0c
  39 #define OFF_EV_PENDING  0x10
  40 #define OFF_EV_ENABLE   0x14
  41
  42 /* events */
  43 #define EV_TX           BIT(0)
  44 #define EV_RX           BIT(1)
  45
  46 struct liteuart_port {
  47         struct uart_port port;
  48         struct timer_list timer;
  49         u32 id;
  50         u8 irq_reg;
  51 };
  52
  53 #define to_liteuart_port(port)  container_of(port, struct liteuart_port, port)
  54
  55 static DEFINE_XARRAY_FLAGS(liteuart_array, XA_FLAGS_ALLOC);
  56
  57 #ifdef CONFIG_SERIAL_LITEUART_CONSOLE
  58 static struct console liteuart_console;
  59 #endif
  60
  61 static struct uart_driver liteuart_driver = {
  62         .owner = THIS_MODULE,
  63         .driver_name = KBUILD_MODNAME,
  64         .dev_name = "ttyLXU",
  65         .major = 0,
  66         .minor = 0,
  67         .nr = CONFIG_SERIAL_LITEUART_MAX_PORTS,
  68 #ifdef CONFIG_SERIAL_LITEUART_CONSOLE
  69         .cons = &liteuart_console,
  70 #endif
  71 };
  72
  73 static void liteuart_update_irq_reg(struct uart_port *port, bool set, u8 mask)
  74 {
  75         struct liteuart_port *uart = to_liteuart_port(port);
  76
  77         if (set)
  78                 uart->irq_reg |= mask;
  79         else
  80                 uart->irq_reg &= ~mask;
  81
  82         if (port->irq)
  83                 litex_write8(port->membase + OFF_EV_ENABLE, uart->irq_reg);
  84 }
  85
  86 static void liteuart_stop_tx(struct uart_port *port)
  87 {
  88         liteuart_update_irq_reg(port, false, EV_TX);
  89 }
  90
  91 static void liteuart_start_tx(struct uart_port *port)
  92 {
  93         liteuart_update_irq_reg(port, true, EV_TX);
  94 }
  95
  96 static void liteuart_stop_rx(struct uart_port *port)
  97 {
  98         struct liteuart_port *uart = to_liteuart_port(port);
  99
 100         /* just delete timer */
 101         del_timer(&uart->timer);
 102 }
 103
 104 static void liteuart_rx_chars(struct uart_port *port)
 105 {
 106         unsigned char __iomem *membase = port->membase;
 107         u8 ch;
 108
 109         while (!litex_read8(membase + OFF_RXEMPTY)) {
 110                 ch = litex_read8(membase + OFF_RXTX);
 111                 port->icount.rx++;
 112
 113                 /* necessary for RXEMPTY to refresh its value */
 114                 litex_write8(membase + OFF_EV_PENDING, EV_RX);
 115
 116                 /* no overflow bits in status */
 117                 if (!(uart_handle_sysrq_char(port, ch)))
 118                         uart_insert_char(port, 1, 0, ch, TTY_NORMAL);
 119         }
 120
 121         tty_flip_buffer_push(&port->state->port);
 122 }
 123
 124 static void liteuart_tx_chars(struct uart_port *port)
 125 {
 126         u8 ch;
 127
 128         uart_port_tx(port, ch,
 129                 !litex_read8(port->membase + OFF_TXFULL),
 130                 litex_write8(port->membase + OFF_RXTX, ch));
 131 }
 132
 133 static irqreturn_t liteuart_interrupt(int irq, void *data)
 134 {
 135         struct liteuart_port *uart = data;
 136         struct uart_port *port = &uart->port;
 137         unsigned long flags;
 138         u8 isr;
 139
 140         /*
 141          * if polling, the context would be "in_serving_softirq", so use
 142          * irq[save|restore] spin_lock variants to cover all possibilities
 143          */
 144         spin_lock_irqsave(&port->lock, flags);
 145         isr = litex_read8(port->membase + OFF_EV_PENDING) & uart->irq_reg;
 146         if (isr & EV_RX)
 147                 liteuart_rx_chars(port);
 148         if (isr & EV_TX)
 149                 liteuart_tx_chars(port);
 150         spin_unlock_irqrestore(&port->lock, flags);
 151
 152         return IRQ_RETVAL(isr);
 153 }
 154
 155 static void liteuart_timer(struct timer_list *t)
 156 {
 157         struct liteuart_port *uart = from_timer(uart, t, timer);
 158         struct uart_port *port = &uart->port;
 159
 160         liteuart_interrupt(0, port);
 161         mod_timer(&uart->timer, jiffies + uart_poll_timeout(port));
 162 }
 163
 164 static unsigned int liteuart_tx_empty(struct uart_port *port)
 165 {
 166         /* not really tx empty, just checking if tx is not full */
 167         if (!litex_read8(port->membase + OFF_TXFULL))
 168                 return TIOCSER_TEMT;
 169
 170         return 0;
 171 }
 172
 173 static void liteuart_set_mctrl(struct uart_port *port, unsigned int mctrl)
 174 {
 175         /* modem control register is not present in LiteUART */
 176 }
 177
 178 static unsigned int liteuart_get_mctrl(struct uart_port *port)
 179 {
 180         return TIOCM_CTS | TIOCM_DSR | TIOCM_CAR;
 181 }
 182
 183 static int liteuart_startup(struct uart_port *port)
 184 {
 185         struct liteuart_port *uart = to_liteuart_port(port);
 186         unsigned long flags;
 187         int ret;
 188
 189         if (port->irq) {
 190                 ret = request_irq(port->irq, liteuart_interrupt, 0,
 191                                   KBUILD_MODNAME, uart);
 192                 if (ret) {
 193                         dev_warn(port->dev,
 194                                 "line %d irq %d failed: switch to polling\n",
 195                                 port->line, port->irq);
 196                         port->irq = 0;
 197                 }
 198         }
 199
 200         spin_lock_irqsave(&port->lock, flags);
 201         /* only enabling rx irqs during startup */
 202         liteuart_update_irq_reg(port, true, EV_RX);
 203         spin_unlock_irqrestore(&port->lock, flags);
 204
 205         if (!port->irq) {
 206                 timer_setup(&uart->timer, liteuart_timer, 0);
 207                 mod_timer(&uart->timer, jiffies + uart_poll_timeout(port));
 208         }
 209
 210         return 0;
 211 }
 212
 213 static void liteuart_shutdown(struct uart_port *port)
 214 {
 215         struct liteuart_port *uart = to_liteuart_port(port);
 216         unsigned long flags;
 217
 218         spin_lock_irqsave(&port->lock, flags);
 219         liteuart_update_irq_reg(port, false, EV_RX | EV_TX);
 220         spin_unlock_irqrestore(&port->lock, flags);
 221
 222         if (port->irq)
 223                 free_irq(port->irq, port);
 224         else
 225                 del_timer_sync(&uart->timer);
 226 }
 227
 228 static void liteuart_set_termios(struct uart_port *port, struct ktermios *new,
 229                                  const struct ktermios *old)
 230 {
 231         unsigned int baud;
 232         unsigned long flags;
 233
 234         spin_lock_irqsave(&port->lock, flags);
 235
 236         /* update baudrate */
 237         baud = uart_get_baud_rate(port, new, old, 0, 460800);
 238         uart_update_timeout(port, new->c_cflag, baud);
 239
 240         spin_unlock_irqrestore(&port->lock, flags);
 241 }
 242
 243 static const char *liteuart_type(struct uart_port *port)
 244 {
 245         return "liteuart";
 246 }
 247
 248 static void liteuart_config_port(struct uart_port *port, int flags)
 249 {
 250         /*
 251          * Driver core for serial ports forces a non-zero value for port type.
 252          * Write an arbitrary value here to accommodate the serial core driver,
 253          * as ID part of UAPI is redundant.
 254          */
 255         port->type = 1;
 256 }
 257
 258 static int liteuart_verify_port(struct uart_port *port,
 259                                 struct serial_struct *ser)
 260 {
 261         if (port->type != PORT_UNKNOWN && ser->type != 1)
 262                 return -EINVAL;
 263
 264         return 0;
 265 }
 266
 267 static const struct uart_ops liteuart_ops = {
 268         .tx_empty       = liteuart_tx_empty,
 269         .set_mctrl      = liteuart_set_mctrl,
 270         .get_mctrl      = liteuart_get_mctrl,
 271         .stop_tx        = liteuart_stop_tx,
 272         .start_tx       = liteuart_start_tx,
 273         .stop_rx        = liteuart_stop_rx,
 274         .startup        = liteuart_startup,
 275         .shutdown       = liteuart_shutdown,
 276         .set_termios    = liteuart_set_termios,
 277         .type           = liteuart_type,
 278         .config_port    = liteuart_config_port,
 279         .verify_port    = liteuart_verify_port,
 280 };
 281
 282 static int liteuart_probe(struct platform_device *pdev)
 283 {
 284         struct liteuart_port *uart;
 285         struct uart_port *port;
 286         struct xa_limit limit;
 287         int dev_id, ret;
 288
 289         uart = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(struct liteuart_port), GFP_KERNEL);
 290         if (!uart)
 291                 return -ENOMEM;
 292
 293         port = &uart->port;
 294
 295         /* get membase */
 296         port->membase = devm_platform_get_and_ioremap_resource(pdev, 0, NULL);
 297         if (IS_ERR(port->membase))
 298                 return PTR_ERR(port->membase);
 299
 300         ret = platform_get_irq_optional(pdev, 0);
 301         if (ret < 0 && ret != -ENXIO)
 302                 return ret;
 303         if (ret > 0)
 304                 port->irq = ret;
 305
 306         /* look for aliases; auto-enumerate for free index if not found */
 307         dev_id = of_alias_get_id(pdev->dev.of_node, "serial");
 308         if (dev_id < 0)
 309                 limit = XA_LIMIT(0, CONFIG_SERIAL_LITEUART_MAX_PORTS);
 310         else
 311                 limit = XA_LIMIT(dev_id, dev_id);
 312
 313         ret = xa_alloc(&liteuart_array, &dev_id, uart, limit, GFP_KERNEL);
 314         if (ret)
 315                 return ret;
 316
 317         uart->id = dev_id;
 318         /* values not from device tree */
 319         port->dev = &pdev->dev;
 320         port->iotype = UPIO_MEM;
 321         port->flags = UPF_BOOT_AUTOCONF;
 322         port->ops = &liteuart_ops;
 323         port->fifosize = 16;
 324         port->type = PORT_UNKNOWN;
 325         port->line = dev_id;
 326         spin_lock_init(&port->lock);
 327
 328         platform_set_drvdata(pdev, port);
 329
 330         ret = uart_add_one_port(&liteuart_driver, &uart->port);
 331         if (ret)
 332                 goto err_erase_id;
 333
 334         return 0;
 335
 336 err_erase_id:
 337         xa_erase(&liteuart_array, uart->id);
 338
 339         return ret;
 340 }
 341
 342 static int liteuart_remove(struct platform_device *pdev)
 343 {
 344         struct uart_port *port = platform_get_drvdata(pdev);
 345         struct liteuart_port *uart = to_liteuart_port(port);
 346
 347         uart_remove_one_port(&liteuart_driver, port);
 348         xa_erase(&liteuart_array, uart->id);
 349
 350         return 0;
 351 }
 352
 353 static const struct of_device_id liteuart_of_match[] = {
 354         { .compatible = "litex,liteuart" },
 355         {}
 356 };
 357 MODULE_DEVICE_TABLE(of, liteuart_of_match);
 358
 359 static struct platform_driver liteuart_platform_driver = {
 360         .probe = liteuart_probe,
 361         .remove = liteuart_remove,
 362         .driver = {
 363                 .name = KBUILD_MODNAME,
 364                 .of_match_table = liteuart_of_match,
 365         },
 366 };
 367
 368 #ifdef CONFIG_SERIAL_LITEUART_CONSOLE
 369
 370 static void liteuart_putchar(struct uart_port *port, unsigned char ch)
 371 {
 372         while (litex_read8(port->membase + OFF_TXFULL))
 373                 cpu_relax();
 374
 375         litex_write8(port->membase + OFF_RXTX, ch);
 376 }
 377
 378 static void liteuart_console_write(struct console *co, const char *s,
 379         unsigned int count)
 380 {
 381         struct liteuart_port *uart;
 382         struct uart_port *port;
 383         unsigned long flags;
 384
 385         uart = (struct liteuart_port *)xa_load(&liteuart_array, co->index);
 386         port = &uart->port;
 387
 388         spin_lock_irqsave(&port->lock, flags);
 389         uart_console_write(port, s, count, liteuart_putchar);
 390         spin_unlock_irqrestore(&port->lock, flags);
 391 }
 392
 393 static int liteuart_console_setup(struct console *co, char *options)
 394 {
 395         struct liteuart_port *uart;
 396         struct uart_port *port;
 397         int baud = 115200;
 398         int bits = 8;
 399         int parity = 'n';
 400         int flow = 'n';
 401
 402         uart = (struct liteuart_port *)xa_load(&liteuart_array, co->index);
 403         if (!uart)
 404                 return -ENODEV;
 405
 406         port = &uart->port;
 407         if (!port->membase)
 408                 return -ENODEV;
 409
 410         if (options)
 411                 uart_parse_options(options, &baud, &parity, &bits, &flow);
 412
 413         return uart_set_options(port, co, baud, parity, bits, flow);
 414 }
 415
 416 static struct console liteuart_console = {
 417         .name = KBUILD_MODNAME,
 418         .write = liteuart_console_write,
 419         .device = uart_console_device,
 420         .setup = liteuart_console_setup,
 421         .flags = CON_PRINTBUFFER,
 422         .index = -1,
 423         .data = &liteuart_driver,
 424 };
 425
 426 static int __init liteuart_console_init(void)
 427 {
 428         register_console(&liteuart_console);
 429
 430         return 0;
 431 }
 432 console_initcall(liteuart_console_init);
 433
 434 static void early_liteuart_write(struct console *console, const char *s,
 435                                     unsigned int count)
 436 {
 437         struct earlycon_device *device = console->data;
 438         struct uart_port *port = &device->port;
 439
 440         uart_console_write(port, s, count, liteuart_putchar);
 441 }
 442
 443 static int __init early_liteuart_setup(struct earlycon_device *device,
 444                                        const char *options)
 445 {
 446         if (!device->port.membase)
 447                 return -ENODEV;
 448
 449         device->con->write = early_liteuart_write;
 450         return 0;
 451 }
 452
 453 OF_EARLYCON_DECLARE(liteuart, "litex,liteuart", early_liteuart_setup);
 454 #endif /* CONFIG_SERIAL_LITEUART_CONSOLE */
 455
 456 static int __init liteuart_init(void)
 457 {
 458         int res;
 459
 460         res = uart_register_driver(&liteuart_driver);
 461         if (res)
 462                 return res;
 463
 464         res = platform_driver_register(&liteuart_platform_driver);
 465         if (res)
 466                 uart_unregister_driver(&liteuart_driver);
 467
 468         return res;
 469 }
 470
 471 static void __exit liteuart_exit(void)
 472 {
 473         platform_driver_unregister(&liteuart_platform_driver);
 474         uart_unregister_driver(&liteuart_driver);
 475 }
 476
 477 module_init(liteuart_init);
 478 module_exit(liteuart_exit);
 479
 480 MODULE_AUTHOR("Antmicro <www.antmicro.com>");
 481 MODULE_DESCRIPTION("LiteUART serial driver");
 482 MODULE_LICENSE("GPL v2");
 483 MODULE_ALIAS("platform:liteuart");