rockchip: rk3399: Add Nanopi M4 2GB board support
[platform/kernel/u-boot.git] / include / linux / mtd / spi-nor.h
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * Copyright (C) 2014 Freescale Semiconductor, Inc.
4  * Synced from Linux v4.19
5  */
6
7 #ifndef __LINUX_MTD_SPI_NOR_H
8 #define __LINUX_MTD_SPI_NOR_H
9
10 #include <linux/bitops.h>
11 #include <linux/mtd/cfi.h>
12 #include <linux/mtd/mtd.h>
13
14 /*
15  * Manufacturer IDs
16  *
17  * The first byte returned from the flash after sending opcode SPINOR_OP_RDID.
18  * Sometimes these are the same as CFI IDs, but sometimes they aren't.
19  */
20 #define SNOR_MFR_ATMEL          CFI_MFR_ATMEL
21 #define SNOR_MFR_GIGADEVICE     0xc8
22 #define SNOR_MFR_INTEL          CFI_MFR_INTEL
23 #define SNOR_MFR_ST             CFI_MFR_ST /* ST Micro <--> Micron */
24 #define SNOR_MFR_MICRON         CFI_MFR_MICRON /* ST Micro <--> Micron */
25 #define SNOR_MFR_MACRONIX       CFI_MFR_MACRONIX
26 #define SNOR_MFR_SPANSION       CFI_MFR_AMD
27 #define SNOR_MFR_SST            CFI_MFR_SST
28 #define SNOR_MFR_WINBOND        0xef /* Also used by some Spansion */
29
30 /*
31  * Note on opcode nomenclature: some opcodes have a format like
32  * SPINOR_OP_FUNCTION{4,}_x_y_z. The numbers x, y, and z stand for the number
33  * of I/O lines used for the opcode, address, and data (respectively). The
34  * FUNCTION has an optional suffix of '4', to represent an opcode which
35  * requires a 4-byte (32-bit) address.
36  */
37
38 /* Flash opcodes. */
39 #define SPINOR_OP_WREN          0x06    /* Write enable */
40 #define SPINOR_OP_RDSR          0x05    /* Read status register */
41 #define SPINOR_OP_WRSR          0x01    /* Write status register 1 byte */
42 #define SPINOR_OP_RDSR2         0x3f    /* Read status register 2 */
43 #define SPINOR_OP_WRSR2         0x3e    /* Write status register 2 */
44 #define SPINOR_OP_READ          0x03    /* Read data bytes (low frequency) */
45 #define SPINOR_OP_READ_FAST     0x0b    /* Read data bytes (high frequency) */
46 #define SPINOR_OP_READ_1_1_2    0x3b    /* Read data bytes (Dual Output SPI) */
47 #define SPINOR_OP_READ_1_2_2    0xbb    /* Read data bytes (Dual I/O SPI) */
48 #define SPINOR_OP_READ_1_1_4    0x6b    /* Read data bytes (Quad Output SPI) */
49 #define SPINOR_OP_READ_1_4_4    0xeb    /* Read data bytes (Quad I/O SPI) */
50 #define SPINOR_OP_READ_1_1_8    0x8b    /* Read data bytes (Octal Output SPI) */
51 #define SPINOR_OP_READ_1_8_8    0xcb    /* Read data bytes (Octal I/O SPI) */
52 #define SPINOR_OP_PP            0x02    /* Page program (up to 256 bytes) */
53 #define SPINOR_OP_PP_1_1_4      0x32    /* Quad page program */
54 #define SPINOR_OP_PP_1_4_4      0x38    /* Quad page program */
55 #define SPINOR_OP_PP_1_1_8      0x82    /* Octal page program */
56 #define SPINOR_OP_PP_1_8_8      0xc2    /* Octal page program */
57 #define SPINOR_OP_BE_4K         0x20    /* Erase 4KiB block */
58 #define SPINOR_OP_BE_4K_PMC     0xd7    /* Erase 4KiB block on PMC chips */
59 #define SPINOR_OP_BE_32K        0x52    /* Erase 32KiB block */
60 #define SPINOR_OP_CHIP_ERASE    0xc7    /* Erase whole flash chip */
61 #define SPINOR_OP_SE            0xd8    /* Sector erase (usually 64KiB) */
62 #define SPINOR_OP_RDID          0x9f    /* Read JEDEC ID */
63 #define SPINOR_OP_RDSFDP        0x5a    /* Read SFDP */
64 #define SPINOR_OP_RDCR          0x35    /* Read configuration register */
65 #define SPINOR_OP_RDFSR         0x70    /* Read flag status register */
66 #define SPINOR_OP_CLFSR         0x50    /* Clear flag status register */
67 #define SPINOR_OP_RDEAR         0xc8    /* Read Extended Address Register */
68 #define SPINOR_OP_WREAR         0xc5    /* Write Extended Address Register */
69
70 /* 4-byte address opcodes - used on Spansion and some Macronix flashes. */
71 #define SPINOR_OP_READ_4B       0x13    /* Read data bytes (low frequency) */
72 #define SPINOR_OP_READ_FAST_4B  0x0c    /* Read data bytes (high frequency) */
73 #define SPINOR_OP_READ_1_1_2_4B 0x3c    /* Read data bytes (Dual Output SPI) */
74 #define SPINOR_OP_READ_1_2_2_4B 0xbc    /* Read data bytes (Dual I/O SPI) */
75 #define SPINOR_OP_READ_1_1_4_4B 0x6c    /* Read data bytes (Quad Output SPI) */
76 #define SPINOR_OP_READ_1_4_4_4B 0xec    /* Read data bytes (Quad I/O SPI) */
77 #define SPINOR_OP_READ_1_1_8_4B 0x7c    /* Read data bytes (Octal Output SPI) */
78 #define SPINOR_OP_READ_1_8_8_4B 0xcc    /* Read data bytes (Octal I/O SPI) */
79 #define SPINOR_OP_PP_4B         0x12    /* Page program (up to 256 bytes) */
80 #define SPINOR_OP_PP_1_1_4_4B   0x34    /* Quad page program */
81 #define SPINOR_OP_PP_1_4_4_4B   0x3e    /* Quad page program */
82 #define SPINOR_OP_PP_1_1_8_4B   0x84    /* Octal page program */
83 #define SPINOR_OP_PP_1_8_8_4B   0x8e    /* Octal page program */
84 #define SPINOR_OP_BE_4K_4B      0x21    /* Erase 4KiB block */
85 #define SPINOR_OP_BE_32K_4B     0x5c    /* Erase 32KiB block */
86 #define SPINOR_OP_SE_4B         0xdc    /* Sector erase (usually 64KiB) */
87
88 /* Double Transfer Rate opcodes - defined in JEDEC JESD216B. */
89 #define SPINOR_OP_READ_1_1_1_DTR        0x0d
90 #define SPINOR_OP_READ_1_2_2_DTR        0xbd
91 #define SPINOR_OP_READ_1_4_4_DTR        0xed
92
93 #define SPINOR_OP_READ_1_1_1_DTR_4B     0x0e
94 #define SPINOR_OP_READ_1_2_2_DTR_4B     0xbe
95 #define SPINOR_OP_READ_1_4_4_DTR_4B     0xee
96
97 /* Used for SST flashes only. */
98 #define SPINOR_OP_BP            0x02    /* Byte program */
99 #define SPINOR_OP_WRDI          0x04    /* Write disable */
100 #define SPINOR_OP_AAI_WP        0xad    /* Auto address increment word program */
101
102 /* Used for SST26* flashes only. */
103 #define SPINOR_OP_READ_BPR      0x72    /* Read block protection register */
104 #define SPINOR_OP_WRITE_BPR     0x42    /* Write block protection register */
105
106 /* Used for S3AN flashes only */
107 #define SPINOR_OP_XSE           0x50    /* Sector erase */
108 #define SPINOR_OP_XPP           0x82    /* Page program */
109 #define SPINOR_OP_XRDSR         0xd7    /* Read status register */
110
111 #define XSR_PAGESIZE            BIT(0)  /* Page size in Po2 or Linear */
112 #define XSR_RDY                 BIT(7)  /* Ready */
113
114 /* Used for Macronix and Winbond flashes. */
115 #define SPINOR_OP_EN4B          0xb7    /* Enter 4-byte mode */
116 #define SPINOR_OP_EX4B          0xe9    /* Exit 4-byte mode */
117
118 /* Used for Spansion flashes only. */
119 #define SPINOR_OP_BRWR          0x17    /* Bank register write */
120 #define SPINOR_OP_BRRD          0x16    /* Bank register read */
121 #define SPINOR_OP_CLSR          0x30    /* Clear status register 1 */
122
123 /* Used for Micron flashes only. */
124 #define SPINOR_OP_RD_EVCR      0x65    /* Read EVCR register */
125 #define SPINOR_OP_WD_EVCR      0x61    /* Write EVCR register */
126
127 /* Status Register bits. */
128 #define SR_WIP                  BIT(0)  /* Write in progress */
129 #define SR_WEL                  BIT(1)  /* Write enable latch */
130 /* meaning of other SR_* bits may differ between vendors */
131 #define SR_BP0                  BIT(2)  /* Block protect 0 */
132 #define SR_BP1                  BIT(3)  /* Block protect 1 */
133 #define SR_BP2                  BIT(4)  /* Block protect 2 */
134 #define SR_TB                   BIT(5)  /* Top/Bottom protect */
135 #define SR_SRWD                 BIT(7)  /* SR write protect */
136 /* Spansion/Cypress specific status bits */
137 #define SR_E_ERR                BIT(5)
138 #define SR_P_ERR                BIT(6)
139
140 #define SR_QUAD_EN_MX           BIT(6)  /* Macronix Quad I/O */
141
142 /* Enhanced Volatile Configuration Register bits */
143 #define EVCR_QUAD_EN_MICRON     BIT(7)  /* Micron Quad I/O */
144
145 /* Flag Status Register bits */
146 #define FSR_READY               BIT(7)  /* Device status, 0 = Busy, 1 = Ready */
147 #define FSR_E_ERR               BIT(5)  /* Erase operation status */
148 #define FSR_P_ERR               BIT(4)  /* Program operation status */
149 #define FSR_PT_ERR              BIT(1)  /* Protection error bit */
150
151 /* Configuration Register bits. */
152 #define CR_QUAD_EN_SPAN         BIT(1)  /* Spansion Quad I/O */
153
154 /* Status Register 2 bits. */
155 #define SR2_QUAD_EN_BIT7        BIT(7)
156
157 /* Supported SPI protocols */
158 #define SNOR_PROTO_INST_MASK    GENMASK(23, 16)
159 #define SNOR_PROTO_INST_SHIFT   16
160 #define SNOR_PROTO_INST(_nbits) \
161         ((((unsigned long)(_nbits)) << SNOR_PROTO_INST_SHIFT) & \
162          SNOR_PROTO_INST_MASK)
163
164 #define SNOR_PROTO_ADDR_MASK    GENMASK(15, 8)
165 #define SNOR_PROTO_ADDR_SHIFT   8
166 #define SNOR_PROTO_ADDR(_nbits) \
167         ((((unsigned long)(_nbits)) << SNOR_PROTO_ADDR_SHIFT) & \
168          SNOR_PROTO_ADDR_MASK)
169
170 #define SNOR_PROTO_DATA_MASK    GENMASK(7, 0)
171 #define SNOR_PROTO_DATA_SHIFT   0
172 #define SNOR_PROTO_DATA(_nbits) \
173         ((((unsigned long)(_nbits)) << SNOR_PROTO_DATA_SHIFT) & \
174          SNOR_PROTO_DATA_MASK)
175
176 #define SNOR_PROTO_IS_DTR       BIT(24) /* Double Transfer Rate */
177
178 #define SNOR_PROTO_STR(_inst_nbits, _addr_nbits, _data_nbits)   \
179         (SNOR_PROTO_INST(_inst_nbits) |                         \
180          SNOR_PROTO_ADDR(_addr_nbits) |                         \
181          SNOR_PROTO_DATA(_data_nbits))
182 #define SNOR_PROTO_DTR(_inst_nbits, _addr_nbits, _data_nbits)   \
183         (SNOR_PROTO_IS_DTR |                                    \
184          SNOR_PROTO_STR(_inst_nbits, _addr_nbits, _data_nbits))
185
186 enum spi_nor_protocol {
187         SNOR_PROTO_1_1_1 = SNOR_PROTO_STR(1, 1, 1),
188         SNOR_PROTO_1_1_2 = SNOR_PROTO_STR(1, 1, 2),
189         SNOR_PROTO_1_1_4 = SNOR_PROTO_STR(1, 1, 4),
190         SNOR_PROTO_1_1_8 = SNOR_PROTO_STR(1, 1, 8),
191         SNOR_PROTO_1_2_2 = SNOR_PROTO_STR(1, 2, 2),
192         SNOR_PROTO_1_4_4 = SNOR_PROTO_STR(1, 4, 4),
193         SNOR_PROTO_1_8_8 = SNOR_PROTO_STR(1, 8, 8),
194         SNOR_PROTO_2_2_2 = SNOR_PROTO_STR(2, 2, 2),
195         SNOR_PROTO_4_4_4 = SNOR_PROTO_STR(4, 4, 4),
196         SNOR_PROTO_8_8_8 = SNOR_PROTO_STR(8, 8, 8),
197
198         SNOR_PROTO_1_1_1_DTR = SNOR_PROTO_DTR(1, 1, 1),
199         SNOR_PROTO_1_2_2_DTR = SNOR_PROTO_DTR(1, 2, 2),
200         SNOR_PROTO_1_4_4_DTR = SNOR_PROTO_DTR(1, 4, 4),
201         SNOR_PROTO_1_8_8_DTR = SNOR_PROTO_DTR(1, 8, 8),
202 };
203
204 static inline bool spi_nor_protocol_is_dtr(enum spi_nor_protocol proto)
205 {
206         return !!(proto & SNOR_PROTO_IS_DTR);
207 }
208
209 static inline u8 spi_nor_get_protocol_inst_nbits(enum spi_nor_protocol proto)
210 {
211         return ((unsigned long)(proto & SNOR_PROTO_INST_MASK)) >>
212                 SNOR_PROTO_INST_SHIFT;
213 }
214
215 static inline u8 spi_nor_get_protocol_addr_nbits(enum spi_nor_protocol proto)
216 {
217         return ((unsigned long)(proto & SNOR_PROTO_ADDR_MASK)) >>
218                 SNOR_PROTO_ADDR_SHIFT;
219 }
220
221 static inline u8 spi_nor_get_protocol_data_nbits(enum spi_nor_protocol proto)
222 {
223         return ((unsigned long)(proto & SNOR_PROTO_DATA_MASK)) >>
224                 SNOR_PROTO_DATA_SHIFT;
225 }
226
227 static inline u8 spi_nor_get_protocol_width(enum spi_nor_protocol proto)
228 {
229         return spi_nor_get_protocol_data_nbits(proto);
230 }
231
232 #define SPI_NOR_MAX_CMD_SIZE    8
233 enum spi_nor_ops {
234         SPI_NOR_OPS_READ = 0,
235         SPI_NOR_OPS_WRITE,
236         SPI_NOR_OPS_ERASE,
237         SPI_NOR_OPS_LOCK,
238         SPI_NOR_OPS_UNLOCK,
239 };
240
241 enum spi_nor_option_flags {
242         SNOR_F_USE_FSR          = BIT(0),
243         SNOR_F_HAS_SR_TB        = BIT(1),
244         SNOR_F_NO_OP_CHIP_ERASE = BIT(2),
245         SNOR_F_S3AN_ADDR_DEFAULT = BIT(3),
246         SNOR_F_READY_XSR_RDY    = BIT(4),
247         SNOR_F_USE_CLSR         = BIT(5),
248         SNOR_F_BROKEN_RESET     = BIT(6),
249 };
250
251 /**
252  * struct flash_info - Forward declaration of a structure used internally by
253  *                     spi_nor_scan()
254  */
255 struct flash_info;
256
257 /*
258  * TODO: Remove, once all users of spi_flash interface are moved to MTD
259  *
260  * struct spi_flash {
261  *      Defined below (keep this text to enable searching for spi_flash decl)
262  * }
263  */
264 #define spi_flash spi_nor
265
266 /**
267  * struct spi_nor - Structure for defining a the SPI NOR layer
268  * @mtd:                point to a mtd_info structure
269  * @lock:               the lock for the read/write/erase/lock/unlock operations
270  * @dev:                point to a spi device, or a spi nor controller device.
271  * @info:               spi-nor part JDEC MFR id and other info
272  * @manufacturer_sfdp:  manufacturer specific SFDP table
273  * @page_size:          the page size of the SPI NOR
274  * @addr_width:         number of address bytes
275  * @erase_opcode:       the opcode for erasing a sector
276  * @read_opcode:        the read opcode
277  * @read_dummy:         the dummy needed by the read operation
278  * @program_opcode:     the program opcode
279  * @bank_read_cmd:      Bank read cmd
280  * @bank_write_cmd:     Bank write cmd
281  * @bank_curr:          Current flash bank
282  * @sst_write_second:   used by the SST write operation
283  * @flags:              flag options for the current SPI-NOR (SNOR_F_*)
284  * @read_proto:         the SPI protocol for read operations
285  * @write_proto:        the SPI protocol for write operations
286  * @reg_proto           the SPI protocol for read_reg/write_reg/erase operations
287  * @cmd_buf:            used by the write_reg
288  * @prepare:            [OPTIONAL] do some preparations for the
289  *                      read/write/erase/lock/unlock operations
290  * @unprepare:          [OPTIONAL] do some post work after the
291  *                      read/write/erase/lock/unlock operations
292  * @read_reg:           [DRIVER-SPECIFIC] read out the register
293  * @write_reg:          [DRIVER-SPECIFIC] write data to the register
294  * @read:               [DRIVER-SPECIFIC] read data from the SPI NOR
295  * @write:              [DRIVER-SPECIFIC] write data to the SPI NOR
296  * @erase:              [DRIVER-SPECIFIC] erase a sector of the SPI NOR
297  *                      at the offset @offs; if not provided by the driver,
298  *                      spi-nor will send the erase opcode via write_reg()
299  * @flash_lock:         [FLASH-SPECIFIC] lock a region of the SPI NOR
300  * @flash_unlock:       [FLASH-SPECIFIC] unlock a region of the SPI NOR
301  * @flash_is_locked:    [FLASH-SPECIFIC] check if a region of the SPI NOR is
302  * @quad_enable:        [FLASH-SPECIFIC] enables SPI NOR quad mode
303  *                      completely locked
304  * @priv:               the private data
305  */
306 struct spi_nor {
307         struct mtd_info         mtd;
308         struct udevice          *dev;
309         struct spi_slave        *spi;
310         const struct flash_info *info;
311         u8                      *manufacturer_sfdp;
312         u32                     page_size;
313         u8                      addr_width;
314         u8                      erase_opcode;
315         u8                      read_opcode;
316         u8                      read_dummy;
317         u8                      program_opcode;
318 #ifdef CONFIG_SPI_FLASH_BAR
319         u8                      bank_read_cmd;
320         u8                      bank_write_cmd;
321         u8                      bank_curr;
322 #endif
323         enum spi_nor_protocol   read_proto;
324         enum spi_nor_protocol   write_proto;
325         enum spi_nor_protocol   reg_proto;
326         bool                    sst_write_second;
327         u32                     flags;
328         u8                      cmd_buf[SPI_NOR_MAX_CMD_SIZE];
329
330         int (*prepare)(struct spi_nor *nor, enum spi_nor_ops ops);
331         void (*unprepare)(struct spi_nor *nor, enum spi_nor_ops ops);
332         int (*read_reg)(struct spi_nor *nor, u8 opcode, u8 *buf, int len);
333         int (*write_reg)(struct spi_nor *nor, u8 opcode, u8 *buf, int len);
334
335         ssize_t (*read)(struct spi_nor *nor, loff_t from,
336                         size_t len, u_char *read_buf);
337         ssize_t (*write)(struct spi_nor *nor, loff_t to,
338                          size_t len, const u_char *write_buf);
339         int (*erase)(struct spi_nor *nor, loff_t offs);
340
341         int (*flash_lock)(struct spi_nor *nor, loff_t ofs, uint64_t len);
342         int (*flash_unlock)(struct spi_nor *nor, loff_t ofs, uint64_t len);
343         int (*flash_is_locked)(struct spi_nor *nor, loff_t ofs, uint64_t len);
344         int (*quad_enable)(struct spi_nor *nor);
345
346         void *priv;
347 /* Compatibility for spi_flash, remove once sf layer is merged with mtd */
348         const char *name;
349         u32 size;
350         u32 sector_size;
351         u32 erase_size;
352 };
353
354 static inline void spi_nor_set_flash_node(struct spi_nor *nor,
355                                           const struct device_node *np)
356 {
357         mtd_set_of_node(&nor->mtd, np);
358 }
359
360 static inline const struct
361 device_node *spi_nor_get_flash_node(struct spi_nor *nor)
362 {
363         return mtd_get_of_node(&nor->mtd);
364 }
365
366 /**
367  * struct spi_nor_hwcaps - Structure for describing the hardware capabilies
368  * supported by the SPI controller (bus master).
369  * @mask:               the bitmask listing all the supported hw capabilies
370  */
371 struct spi_nor_hwcaps {
372         u32     mask;
373 };
374
375 /*
376  *(Fast) Read capabilities.
377  * MUST be ordered by priority: the higher bit position, the higher priority.
378  * As a matter of performances, it is relevant to use Octo SPI protocols first,
379  * then Quad SPI protocols before Dual SPI protocols, Fast Read and lastly
380  * (Slow) Read.
381  */
382 #define SNOR_HWCAPS_READ_MASK           GENMASK(14, 0)
383 #define SNOR_HWCAPS_READ                BIT(0)
384 #define SNOR_HWCAPS_READ_FAST           BIT(1)
385 #define SNOR_HWCAPS_READ_1_1_1_DTR      BIT(2)
386
387 #define SNOR_HWCAPS_READ_DUAL           GENMASK(6, 3)
388 #define SNOR_HWCAPS_READ_1_1_2          BIT(3)
389 #define SNOR_HWCAPS_READ_1_2_2          BIT(4)
390 #define SNOR_HWCAPS_READ_2_2_2          BIT(5)
391 #define SNOR_HWCAPS_READ_1_2_2_DTR      BIT(6)
392
393 #define SNOR_HWCAPS_READ_QUAD           GENMASK(10, 7)
394 #define SNOR_HWCAPS_READ_1_1_4          BIT(7)
395 #define SNOR_HWCAPS_READ_1_4_4          BIT(8)
396 #define SNOR_HWCAPS_READ_4_4_4          BIT(9)
397 #define SNOR_HWCAPS_READ_1_4_4_DTR      BIT(10)
398
399 #define SNOR_HWCPAS_READ_OCTO           GENMASK(14, 11)
400 #define SNOR_HWCAPS_READ_1_1_8          BIT(11)
401 #define SNOR_HWCAPS_READ_1_8_8          BIT(12)
402 #define SNOR_HWCAPS_READ_8_8_8          BIT(13)
403 #define SNOR_HWCAPS_READ_1_8_8_DTR      BIT(14)
404
405 /*
406  * Page Program capabilities.
407  * MUST be ordered by priority: the higher bit position, the higher priority.
408  * Like (Fast) Read capabilities, Octo/Quad SPI protocols are preferred to the
409  * legacy SPI 1-1-1 protocol.
410  * Note that Dual Page Programs are not supported because there is no existing
411  * JEDEC/SFDP standard to define them. Also at this moment no SPI flash memory
412  * implements such commands.
413  */
414 #define SNOR_HWCAPS_PP_MASK     GENMASK(22, 16)
415 #define SNOR_HWCAPS_PP          BIT(16)
416
417 #define SNOR_HWCAPS_PP_QUAD     GENMASK(19, 17)
418 #define SNOR_HWCAPS_PP_1_1_4    BIT(17)
419 #define SNOR_HWCAPS_PP_1_4_4    BIT(18)
420 #define SNOR_HWCAPS_PP_4_4_4    BIT(19)
421
422 #define SNOR_HWCAPS_PP_OCTO     GENMASK(22, 20)
423 #define SNOR_HWCAPS_PP_1_1_8    BIT(20)
424 #define SNOR_HWCAPS_PP_1_8_8    BIT(21)
425 #define SNOR_HWCAPS_PP_8_8_8    BIT(22)
426
427 /**
428  * spi_nor_scan() - scan the SPI NOR
429  * @nor:        the spi_nor structure
430  *
431  * The drivers can use this function to scan the SPI NOR.
432  * In the scanning, it will try to get all the necessary information to
433  * fill the mtd_info{} and the spi_nor{}.
434  *
435  * Return: 0 for success, others for failure.
436  */
437 int spi_nor_scan(struct spi_nor *nor);
438
439 #endif