include/linux/pwm.h

   1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
   2 #ifndef __LINUX_PWM_H
   3 #define __LINUX_PWM_H
   4
   5 #include <linux/err.h>
   6 #include <linux/mutex.h>
   7 #include <linux/of.h>
   8
   9 struct pwm_chip;
  10
  11 /**
  12  * enum pwm_polarity - polarity of a PWM signal
  13  * @PWM_POLARITY_NORMAL: a high signal for the duration of the duty-
  14  * cycle, followed by a low signal for the remainder of the pulse
  15  * period
  16  * @PWM_POLARITY_INVERSED: a low signal for the duration of the duty-
  17  * cycle, followed by a high signal for the remainder of the pulse
  18  * period
  19  */
  20 enum pwm_polarity {
  21         PWM_POLARITY_NORMAL,
  22         PWM_POLARITY_INVERSED,
  23 };
  24
  25 /**
  26  * struct pwm_args - board-dependent PWM arguments
  27  * @period: reference period
  28  * @polarity: reference polarity
  29  *
  30  * This structure describes board-dependent arguments attached to a PWM
  31  * device. These arguments are usually retrieved from the PWM lookup table or
  32  * device tree.
  33  *
  34  * Do not confuse this with the PWM state: PWM arguments represent the initial
  35  * configuration that users want to use on this PWM device rather than the
  36  * current PWM hardware state.
  37  */
  38 struct pwm_args {
  39         u64 period;
  40         enum pwm_polarity polarity;
  41 };
  42
  43 enum {
  44         PWMF_REQUESTED = 1 << 0,
  45         PWMF_EXPORTED = 1 << 1,
  46 };
  47
  48 /*
  49  * struct pwm_state - state of a PWM channel
  50  * @period: PWM period (in nanoseconds)
  51  * @duty_cycle: PWM duty cycle (in nanoseconds)
  52  * @polarity: PWM polarity
  53  * @enabled: PWM enabled status
  54  * @usage_power: If set, the PWM driver is only required to maintain the power
  55  *               output but has more freedom regarding signal form.
  56  *               If supported, the signal can be optimized, for example to
  57  *               improve EMI by phase shifting individual channels.
  58  */
  59 struct pwm_state {
  60         u64 period;
  61         u64 duty_cycle;
  62         enum pwm_polarity polarity;
  63         bool enabled;
  64         bool usage_power;
  65 };
  66
  67 /**
  68  * struct pwm_device - PWM channel object
  69  * @label: name of the PWM device
  70  * @flags: flags associated with the PWM device
  71  * @hwpwm: per-chip relative index of the PWM device
  72  * @pwm: global index of the PWM device
  73  * @chip: PWM chip providing this PWM device
  74  * @chip_data: chip-private data associated with the PWM device
  75  * @args: PWM arguments
  76  * @state: last applied state
  77  * @last: last implemented state (for PWM_DEBUG)
  78  */
  79 struct pwm_device {
  80         const char *label;
  81         unsigned long flags;
  82         unsigned int hwpwm;
  83         unsigned int pwm;
  84         struct pwm_chip *chip;
  85         void *chip_data;
  86
  87         struct pwm_args args;
  88         struct pwm_state state;
  89         struct pwm_state last;
  90 };
  91
  92 /**
  93  * pwm_get_state() - retrieve the current PWM state
  94  * @pwm: PWM device
  95  * @state: state to fill with the current PWM state
  96  *
  97  * The returned PWM state represents the state that was applied by a previous call to
  98  * pwm_apply_state(). Drivers may have to slightly tweak that state before programming it to
  99  * hardware. If pwm_apply_state() was never called, this returns either the current hardware
 100  * state (if supported) or the default settings.
 101  */
 102 static inline void pwm_get_state(const struct pwm_device *pwm,
 103                                  struct pwm_state *state)
 104 {
 105         *state = pwm->state;
 106 }
 107
 108 static inline bool pwm_is_enabled(const struct pwm_device *pwm)
 109 {
 110         struct pwm_state state;
 111
 112         pwm_get_state(pwm, &state);
 113
 114         return state.enabled;
 115 }
 116
 117 static inline void pwm_set_period(struct pwm_device *pwm, u64 period)
 118 {
 119         if (pwm)
 120                 pwm->state.period = period;
 121 }
 122
 123 static inline u64 pwm_get_period(const struct pwm_device *pwm)
 124 {
 125         struct pwm_state state;
 126
 127         pwm_get_state(pwm, &state);
 128
 129         return state.period;
 130 }
 131
 132 static inline void pwm_set_duty_cycle(struct pwm_device *pwm, unsigned int duty)
 133 {
 134         if (pwm)
 135                 pwm->state.duty_cycle = duty;
 136 }
 137
 138 static inline u64 pwm_get_duty_cycle(const struct pwm_device *pwm)
 139 {
 140         struct pwm_state state;
 141
 142         pwm_get_state(pwm, &state);
 143
 144         return state.duty_cycle;
 145 }
 146
 147 static inline enum pwm_polarity pwm_get_polarity(const struct pwm_device *pwm)
 148 {
 149         struct pwm_state state;
 150
 151         pwm_get_state(pwm, &state);
 152
 153         return state.polarity;
 154 }
 155
 156 static inline void pwm_get_args(const struct pwm_device *pwm,
 157                                 struct pwm_args *args)
 158 {
 159         *args = pwm->args;
 160 }
 161
 162 /**
 163  * pwm_init_state() - prepare a new state to be applied with pwm_apply_state()
 164  * @pwm: PWM device
 165  * @state: state to fill with the prepared PWM state
 166  *
 167  * This functions prepares a state that can later be tweaked and applied
 168  * to the PWM device with pwm_apply_state(). This is a convenient function
 169  * that first retrieves the current PWM state and the replaces the period
 170  * and polarity fields with the reference values defined in pwm->args.
 171  * Once the function returns, you can adjust the ->enabled and ->duty_cycle
 172  * fields according to your needs before calling pwm_apply_state().
 173  *
 174  * ->duty_cycle is initially set to zero to avoid cases where the current
 175  * ->duty_cycle value exceed the pwm_args->period one, which would trigger
 176  * an error if the user calls pwm_apply_state() without adjusting ->duty_cycle
 177  * first.
 178  */
 179 static inline void pwm_init_state(const struct pwm_device *pwm,
 180                                   struct pwm_state *state)
 181 {
 182         struct pwm_args args;
 183
 184         /* First get the current state. */
 185         pwm_get_state(pwm, state);
 186
 187         /* Then fill it with the reference config */
 188         pwm_get_args(pwm, &args);
 189
 190         state->period = args.period;
 191         state->polarity = args.polarity;
 192         state->duty_cycle = 0;
 193         state->usage_power = false;
 194 }
 195
 196 /**
 197  * pwm_get_relative_duty_cycle() - Get a relative duty cycle value
 198  * @state: PWM state to extract the duty cycle from
 199  * @scale: target scale of the relative duty cycle
 200  *
 201  * This functions converts the absolute duty cycle stored in @state (expressed
 202  * in nanosecond) into a value relative to the period.
 203  *
 204  * For example if you want to get the duty_cycle expressed in percent, call:
 205  *
 206  * pwm_get_state(pwm, &state);
 207  * duty = pwm_get_relative_duty_cycle(&state, 100);
 208  */
 209 static inline unsigned int
 210 pwm_get_relative_duty_cycle(const struct pwm_state *state, unsigned int scale)
 211 {
 212         if (!state->period)
 213                 return 0;
 214
 215         return DIV_ROUND_CLOSEST_ULL((u64)state->duty_cycle * scale,
 216                                      state->period);
 217 }
 218
 219 /**
 220  * pwm_set_relative_duty_cycle() - Set a relative duty cycle value
 221  * @state: PWM state to fill
 222  * @duty_cycle: relative duty cycle value
 223  * @scale: scale in which @duty_cycle is expressed
 224  *
 225  * This functions converts a relative into an absolute duty cycle (expressed
 226  * in nanoseconds), and puts the result in state->duty_cycle.
 227  *
 228  * For example if you want to configure a 50% duty cycle, call:
 229  *
 230  * pwm_init_state(pwm, &state);
 231  * pwm_set_relative_duty_cycle(&state, 50, 100);
 232  * pwm_apply_state(pwm, &state);
 233  *
 234  * This functions returns -EINVAL if @duty_cycle and/or @scale are
 235  * inconsistent (@scale == 0 or @duty_cycle > @scale).
 236  */
 237 static inline int
 238 pwm_set_relative_duty_cycle(struct pwm_state *state, unsigned int duty_cycle,
 239                             unsigned int scale)
 240 {
 241         if (!scale || duty_cycle > scale)
 242                 return -EINVAL;
 243
 244         state->duty_cycle = DIV_ROUND_CLOSEST_ULL((u64)duty_cycle *
 245                                                   state->period,
 246                                                   scale);
 247
 248         return 0;
 249 }
 250
 251 /**
 252  * struct pwm_capture - PWM capture data
 253  * @period: period of the PWM signal (in nanoseconds)
 254  * @duty_cycle: duty cycle of the PWM signal (in nanoseconds)
 255  */
 256 struct pwm_capture {
 257         unsigned int period;
 258         unsigned int duty_cycle;
 259 };
 260
 261 /**
 262  * struct pwm_ops - PWM controller operations
 263  * @request: optional hook for requesting a PWM
 264  * @free: optional hook for freeing a PWM
 265  * @capture: capture and report PWM signal
 266  * @apply: atomically apply a new PWM config
 267  * @get_state: get the current PWM state. This function is only
 268  *             called once per PWM device when the PWM chip is
 269  *             registered.
 270  * @owner: helps prevent removal of modules exporting active PWMs
 271  */
 272 struct pwm_ops {
 273         int (*request)(struct pwm_chip *chip, struct pwm_device *pwm);
 274         void (*free)(struct pwm_chip *chip, struct pwm_device *pwm);
 275         int (*capture)(struct pwm_chip *chip, struct pwm_device *pwm,
 276                        struct pwm_capture *result, unsigned long timeout);
 277         int (*apply)(struct pwm_chip *chip, struct pwm_device *pwm,
 278                      const struct pwm_state *state);
 279         int (*get_state)(struct pwm_chip *chip, struct pwm_device *pwm,
 280                          struct pwm_state *state);
 281         struct module *owner;
 282 };
 283
 284 /**
 285  * struct pwm_chip - abstract a PWM controller
 286  * @dev: device providing the PWMs
 287  * @ops: callbacks for this PWM controller
 288  * @base: number of first PWM controlled by this chip
 289  * @npwm: number of PWMs controlled by this chip
 290  * @of_xlate: request a PWM device given a device tree PWM specifier
 291  * @of_pwm_n_cells: number of cells expected in the device tree PWM specifier
 292  * @list: list node for internal use
 293  * @pwms: array of PWM devices allocated by the framework
 294  */
 295 struct pwm_chip {
 296         struct device *dev;
 297         const struct pwm_ops *ops;
 298         int base;
 299         unsigned int npwm;
 300
 301         struct pwm_device * (*of_xlate)(struct pwm_chip *pc,
 302                                         const struct of_phandle_args *args);
 303         unsigned int of_pwm_n_cells;
 304
 305         /* only used internally by the PWM framework */
 306         struct list_head list;
 307         struct pwm_device *pwms;
 308 };
 309
 310 #if IS_ENABLED(CONFIG_PWM)
 311 /* PWM user APIs */
 312 int pwm_apply_state(struct pwm_device *pwm, const struct pwm_state *state);
 313 int pwm_adjust_config(struct pwm_device *pwm);
 314
 315 /**
 316  * pwm_config() - change a PWM device configuration
 317  * @pwm: PWM device
 318  * @duty_ns: "on" time (in nanoseconds)
 319  * @period_ns: duration (in nanoseconds) of one cycle
 320  *
 321  * Returns: 0 on success or a negative error code on failure.
 322  */
 323 static inline int pwm_config(struct pwm_device *pwm, int duty_ns,
 324                              int period_ns)
 325 {
 326         struct pwm_state state;
 327
 328         if (!pwm)
 329                 return -EINVAL;
 330
 331         if (duty_ns < 0 || period_ns < 0)
 332                 return -EINVAL;
 333
 334         pwm_get_state(pwm, &state);
 335         if (state.duty_cycle == duty_ns && state.period == period_ns)
 336                 return 0;
 337
 338         state.duty_cycle = duty_ns;
 339         state.period = period_ns;
 340         return pwm_apply_state(pwm, &state);
 341 }
 342
 343 /**
 344  * pwm_enable() - start a PWM output toggling
 345  * @pwm: PWM device
 346  *
 347  * Returns: 0 on success or a negative error code on failure.
 348  */
 349 static inline int pwm_enable(struct pwm_device *pwm)
 350 {
 351         struct pwm_state state;
 352
 353         if (!pwm)
 354                 return -EINVAL;
 355
 356         pwm_get_state(pwm, &state);
 357         if (state.enabled)
 358                 return 0;
 359
 360         state.enabled = true;
 361         return pwm_apply_state(pwm, &state);
 362 }
 363
 364 /**
 365  * pwm_disable() - stop a PWM output toggling
 366  * @pwm: PWM device
 367  */
 368 static inline void pwm_disable(struct pwm_device *pwm)
 369 {
 370         struct pwm_state state;
 371
 372         if (!pwm)
 373                 return;
 374
 375         pwm_get_state(pwm, &state);
 376         if (!state.enabled)
 377                 return;
 378
 379         state.enabled = false;
 380         pwm_apply_state(pwm, &state);
 381 }
 382
 383 /* PWM provider APIs */
 384 int pwm_capture(struct pwm_device *pwm, struct pwm_capture *result,
 385                 unsigned long timeout);
 386 int pwm_set_chip_data(struct pwm_device *pwm, void *data);
 387 void *pwm_get_chip_data(struct pwm_device *pwm);
 388
 389 int pwmchip_add(struct pwm_chip *chip);
 390 void pwmchip_remove(struct pwm_chip *chip);
 391
 392 int devm_pwmchip_add(struct device *dev, struct pwm_chip *chip);
 393
 394 struct pwm_device *pwm_request_from_chip(struct pwm_chip *chip,
 395                                          unsigned int index,
 396                                          const char *label);
 397
 398 struct pwm_device *of_pwm_xlate_with_flags(struct pwm_chip *pc,
 399                 const struct of_phandle_args *args);
 400 struct pwm_device *of_pwm_single_xlate(struct pwm_chip *pc,
 401                                        const struct of_phandle_args *args);
 402
 403 struct pwm_device *pwm_get(struct device *dev, const char *con_id);
 404 void pwm_put(struct pwm_device *pwm);
 405
 406 struct pwm_device *devm_pwm_get(struct device *dev, const char *con_id);
 407 struct pwm_device *devm_fwnode_pwm_get(struct device *dev,
 408                                        struct fwnode_handle *fwnode,
 409                                        const char *con_id);
 410 #else
 411 static inline int pwm_apply_state(struct pwm_device *pwm,
 412                                   const struct pwm_state *state)
 413 {
 414         might_sleep();
 415         return -ENOTSUPP;
 416 }
 417
 418 static inline int pwm_adjust_config(struct pwm_device *pwm)
 419 {
 420         return -ENOTSUPP;
 421 }
 422
 423 static inline int pwm_config(struct pwm_device *pwm, int duty_ns,
 424                              int period_ns)
 425 {
 426         might_sleep();
 427         return -EINVAL;
 428 }
 429
 430 static inline int pwm_enable(struct pwm_device *pwm)
 431 {
 432         might_sleep();
 433         return -EINVAL;
 434 }
 435
 436 static inline void pwm_disable(struct pwm_device *pwm)
 437 {
 438         might_sleep();
 439 }
 440
 441 static inline int pwm_capture(struct pwm_device *pwm,
 442                               struct pwm_capture *result,
 443                               unsigned long timeout)
 444 {
 445         return -EINVAL;
 446 }
 447
 448 static inline int pwm_set_chip_data(struct pwm_device *pwm, void *data)
 449 {
 450         return -EINVAL;
 451 }
 452
 453 static inline void *pwm_get_chip_data(struct pwm_device *pwm)
 454 {
 455         return NULL;
 456 }
 457
 458 static inline int pwmchip_add(struct pwm_chip *chip)
 459 {
 460         return -EINVAL;
 461 }
 462
 463 static inline int pwmchip_remove(struct pwm_chip *chip)
 464 {
 465         return -EINVAL;
 466 }
 467
 468 static inline int devm_pwmchip_add(struct device *dev, struct pwm_chip *chip)
 469 {
 470         return -EINVAL;
 471 }
 472
 473 static inline struct pwm_device *pwm_request_from_chip(struct pwm_chip *chip,
 474                                                        unsigned int index,
 475                                                        const char *label)
 476 {
 477         might_sleep();
 478         return ERR_PTR(-ENODEV);
 479 }
 480
 481 static inline struct pwm_device *pwm_get(struct device *dev,
 482                                          const char *consumer)
 483 {
 484         might_sleep();
 485         return ERR_PTR(-ENODEV);
 486 }
 487
 488 static inline void pwm_put(struct pwm_device *pwm)
 489 {
 490         might_sleep();
 491 }
 492
 493 static inline struct pwm_device *devm_pwm_get(struct device *dev,
 494                                               const char *consumer)
 495 {
 496         might_sleep();
 497         return ERR_PTR(-ENODEV);
 498 }
 499
 500 static inline struct pwm_device *
 501 devm_fwnode_pwm_get(struct device *dev, struct fwnode_handle *fwnode,
 502                     const char *con_id)
 503 {
 504         might_sleep();
 505         return ERR_PTR(-ENODEV);
 506 }
 507 #endif
 508
 509 static inline void pwm_apply_args(struct pwm_device *pwm)
 510 {
 511         struct pwm_state state = { };
 512
 513         /*
 514          * PWM users calling pwm_apply_args() expect to have a fresh config
 515          * where the polarity and period are set according to pwm_args info.
 516          * The problem is, polarity can only be changed when the PWM is
 517          * disabled.
 518          *
 519          * PWM drivers supporting hardware readout may declare the PWM device
 520          * as enabled, and prevent polarity setting, which changes from the
 521          * existing behavior, where all PWM devices are declared as disabled
 522          * at startup (even if they are actually enabled), thus authorizing
 523          * polarity setting.
 524          *
 525          * To fulfill this requirement, we apply a new state which disables
 526          * the PWM device and set the reference period and polarity config.
 527          *
 528          * Note that PWM users requiring a smooth handover between the
 529          * bootloader and the kernel (like critical regulators controlled by
 530          * PWM devices) will have to switch to the atomic API and avoid calling
 531          * pwm_apply_args().
 532          */
 533
 534         state.enabled = false;
 535         state.polarity = pwm->args.polarity;
 536         state.period = pwm->args.period;
 537         state.usage_power = false;
 538
 539         pwm_apply_state(pwm, &state);
 540 }
 541
 542 struct pwm_lookup {
 543         struct list_head list;
 544         const char *provider;
 545         unsigned int index;
 546         const char *dev_id;
 547         const char *con_id;
 548         unsigned int period;
 549         enum pwm_polarity polarity;
 550         const char *module; /* optional, may be NULL */
 551 };
 552
 553 #define PWM_LOOKUP_WITH_MODULE(_provider, _index, _dev_id, _con_id,     \
 554                                _period, _polarity, _module)             \
 555         {                                                               \
 556                 .provider = _provider,                                  \
 557                 .index = _index,                                        \
 558                 .dev_id = _dev_id,                                      \
 559                 .con_id = _con_id,                                      \
 560                 .period = _period,                                      \
 561                 .polarity = _polarity,                                  \
 562                 .module = _module,                                      \
 563         }
 564
 565 #define PWM_LOOKUP(_provider, _index, _dev_id, _con_id, _period, _polarity) \
 566         PWM_LOOKUP_WITH_MODULE(_provider, _index, _dev_id, _con_id, _period, \
 567                                _polarity, NULL)
 568
 569 #if IS_ENABLED(CONFIG_PWM)
 570 void pwm_add_table(struct pwm_lookup *table, size_t num);
 571 void pwm_remove_table(struct pwm_lookup *table, size_t num);
 572 #else
 573 static inline void pwm_add_table(struct pwm_lookup *table, size_t num)
 574 {
 575 }
 576
 577 static inline void pwm_remove_table(struct pwm_lookup *table, size_t num)
 578 {
 579 }
 580 #endif
 581
 582 #ifdef CONFIG_PWM_SYSFS
 583 void pwmchip_sysfs_export(struct pwm_chip *chip);
 584 void pwmchip_sysfs_unexport(struct pwm_chip *chip);
 585 #else
 586 static inline void pwmchip_sysfs_export(struct pwm_chip *chip)
 587 {
 588 }
 589
 590 static inline void pwmchip_sysfs_unexport(struct pwm_chip *chip)
 591 {
 592 }
 593 #endif /* CONFIG_PWM_SYSFS */
 594
 595 #endif /* __LINUX_PWM_H */