sf: Make IO modes at last in read modes
[platform/kernel/u-boot.git] / include / spi.h
1 /*
2  * Common SPI Interface: Controller-specific definitions
3  *
4  * (C) Copyright 2001
5  * Gerald Van Baren, Custom IDEAS, vanbaren@cideas.com.
6  *
7  * SPDX-License-Identifier:     GPL-2.0+
8  */
9
10 #ifndef _SPI_H_
11 #define _SPI_H_
12
13 /* SPI mode flags */
14 #define SPI_CPHA        BIT(0)                  /* clock phase */
15 #define SPI_CPOL        BIT(1)                  /* clock polarity */
16 #define SPI_MODE_0      (0|0)                   /* (original MicroWire) */
17 #define SPI_MODE_1      (0|SPI_CPHA)
18 #define SPI_MODE_2      (SPI_CPOL|0)
19 #define SPI_MODE_3      (SPI_CPOL|SPI_CPHA)
20 #define SPI_CS_HIGH     BIT(2)                  /* CS active high */
21 #define SPI_LSB_FIRST   BIT(3)                  /* per-word bits-on-wire */
22 #define SPI_3WIRE       BIT(4)                  /* SI/SO signals shared */
23 #define SPI_LOOP        BIT(5)                  /* loopback mode */
24 #define SPI_SLAVE       BIT(6)                  /* slave mode */
25 #define SPI_PREAMBLE    BIT(7)                  /* Skip preamble bytes */
26 #define SPI_TX_BYTE     BIT(8)                  /* transmit with 1 wire byte */
27 #define SPI_TX_QUAD     BIT(9)                  /* transmit with 4 wires */
28
29 /* SPI mode_rx flags */
30 #define SPI_RX_SLOW     BIT(0)                  /* receive with 1 wire slow */
31 #define SPI_RX_FAST     BIT(1)                  /* receive with 1 wire fast */
32 #define SPI_RX_DUAL     BIT(2)                  /* receive with 2 wires */
33 #define SPI_RX_QUAD     BIT(3)                  /* receive with 4 wires */
34
35 /* SPI bus connection options - see enum spi_dual_flash */
36 #define SPI_CONN_DUAL_SHARED            (1 << 0)
37 #define SPI_CONN_DUAL_SEPARATED (1 << 1)
38
39 /* Header byte that marks the start of the message */
40 #define SPI_PREAMBLE_END_BYTE   0xec
41
42 #define SPI_DEFAULT_WORDLEN     8
43
44 #ifdef CONFIG_DM_SPI
45 /* TODO(sjg@chromium.org): Remove this and use max_hz from struct spi_slave */
46 struct dm_spi_bus {
47         uint max_hz;
48 };
49
50 /**
51  * struct dm_spi_platdata - platform data for all SPI slaves
52  *
53  * This describes a SPI slave, a child device of the SPI bus. To obtain this
54  * struct from a spi_slave, use dev_get_parent_platdata(dev) or
55  * dev_get_parent_platdata(slave->dev).
56  *
57  * This data is immuatable. Each time the device is probed, @max_hz and @mode
58  * will be copied to struct spi_slave.
59  *
60  * @cs:         Chip select number (0..n-1)
61  * @max_hz:     Maximum bus speed that this slave can tolerate
62  * @mode:       SPI mode to use for this device (see SPI mode flags)
63  */
64 struct dm_spi_slave_platdata {
65         unsigned int cs;
66         uint max_hz;
67         uint mode;
68 };
69
70 #endif /* CONFIG_DM_SPI */
71
72 /**
73  * struct spi_slave - Representation of a SPI slave
74  *
75  * For driver model this is the per-child data used by the SPI bus. It can
76  * be accessed using dev_get_parent_priv() on the slave device. The SPI uclass
77  * sets uip per_child_auto_alloc_size to sizeof(struct spi_slave), and the
78  * driver should not override it. Two platform data fields (max_hz and mode)
79  * are copied into this structure to provide an initial value. This allows
80  * them to be changed, since we should never change platform data in drivers.
81  *
82  * If not using driver model, drivers are expected to extend this with
83  * controller-specific data.
84  *
85  * @dev:                SPI slave device
86  * @max_hz:             Maximum speed for this slave
87  * @speed:              Current bus speed. This is 0 until the bus is first
88  *                      claimed.
89  * @bus:                ID of the bus that the slave is attached to. For
90  *                      driver model this is the sequence number of the SPI
91  *                      bus (bus->seq) so does not need to be stored
92  * @cs:                 ID of the chip select connected to the slave.
93  * @mode:               SPI mode to use for this slave (see SPI mode flags)
94  * @mode_rx:            SPI RX mode to use for this slave (see SPI mode_rx flags)
95  * @wordlen:            Size of SPI word in number of bits
96  * @max_write_size:     If non-zero, the maximum number of bytes which can
97  *                      be written at once, excluding command bytes.
98  * @memory_map:         Address of read-only SPI flash access.
99  * @option:             Varies SPI bus options - separate, shared bus.
100  * @flags:              Indication of SPI flags.
101  */
102 struct spi_slave {
103 #ifdef CONFIG_DM_SPI
104         struct udevice *dev;    /* struct spi_slave is dev->parentdata */
105         uint max_hz;
106         uint speed;
107 #else
108         unsigned int bus;
109         unsigned int cs;
110 #endif
111         uint mode;
112         u8 mode_rx;
113         unsigned int wordlen;
114         unsigned int max_write_size;
115         void *memory_map;
116         u8 option;
117
118         u8 flags;
119 #define SPI_XFER_BEGIN          BIT(0)  /* Assert CS before transfer */
120 #define SPI_XFER_END            BIT(1)  /* Deassert CS after transfer */
121 #define SPI_XFER_ONCE           (SPI_XFER_BEGIN | SPI_XFER_END)
122 #define SPI_XFER_MMAP           BIT(2)  /* Memory Mapped start */
123 #define SPI_XFER_MMAP_END       BIT(3)  /* Memory Mapped End */
124 #define SPI_XFER_U_PAGE         BIT(4)
125 };
126
127 /**
128  * Initialization, must be called once on start up.
129  *
130  * TODO: I don't think we really need this.
131  */
132 void spi_init(void);
133
134 /**
135  * spi_do_alloc_slave - Allocate a new SPI slave (internal)
136  *
137  * Allocate and zero all fields in the spi slave, and set the bus/chip
138  * select. Use the helper macro spi_alloc_slave() to call this.
139  *
140  * @offset:     Offset of struct spi_slave within slave structure.
141  * @size:       Size of slave structure.
142  * @bus:        Bus ID of the slave chip.
143  * @cs:         Chip select ID of the slave chip on the specified bus.
144  */
145 void *spi_do_alloc_slave(int offset, int size, unsigned int bus,
146                          unsigned int cs);
147
148 /**
149  * spi_alloc_slave - Allocate a new SPI slave
150  *
151  * Allocate and zero all fields in the spi slave, and set the bus/chip
152  * select.
153  *
154  * @_struct:    Name of structure to allocate (e.g. struct tegra_spi).
155  *              This structure must contain a member 'struct spi_slave *slave'.
156  * @bus:        Bus ID of the slave chip.
157  * @cs:         Chip select ID of the slave chip on the specified bus.
158  */
159 #define spi_alloc_slave(_struct, bus, cs) \
160         spi_do_alloc_slave(offsetof(_struct, slave), \
161                             sizeof(_struct), bus, cs)
162
163 /**
164  * spi_alloc_slave_base - Allocate a new SPI slave with no private data
165  *
166  * Allocate and zero all fields in the spi slave, and set the bus/chip
167  * select.
168  *
169  * @bus:        Bus ID of the slave chip.
170  * @cs:         Chip select ID of the slave chip on the specified bus.
171  */
172 #define spi_alloc_slave_base(bus, cs) \
173         spi_do_alloc_slave(0, sizeof(struct spi_slave), bus, cs)
174
175 /**
176  * Set up communications parameters for a SPI slave.
177  *
178  * This must be called once for each slave. Note that this function
179  * usually doesn't touch any actual hardware, it only initializes the
180  * contents of spi_slave so that the hardware can be easily
181  * initialized later.
182  *
183  * @bus:        Bus ID of the slave chip.
184  * @cs:         Chip select ID of the slave chip on the specified bus.
185  * @max_hz:     Maximum SCK rate in Hz.
186  * @mode:       Clock polarity, clock phase and other parameters.
187  *
188  * Returns: A spi_slave reference that can be used in subsequent SPI
189  * calls, or NULL if one or more of the parameters are not supported.
190  */
191 struct spi_slave *spi_setup_slave(unsigned int bus, unsigned int cs,
192                 unsigned int max_hz, unsigned int mode);
193
194 /**
195  * Free any memory associated with a SPI slave.
196  *
197  * @slave:      The SPI slave
198  */
199 void spi_free_slave(struct spi_slave *slave);
200
201 /**
202  * Claim the bus and prepare it for communication with a given slave.
203  *
204  * This must be called before doing any transfers with a SPI slave. It
205  * will enable and initialize any SPI hardware as necessary, and make
206  * sure that the SCK line is in the correct idle state. It is not
207  * allowed to claim the same bus for several slaves without releasing
208  * the bus in between.
209  *
210  * @slave:      The SPI slave
211  *
212  * Returns: 0 if the bus was claimed successfully, or a negative value
213  * if it wasn't.
214  */
215 int spi_claim_bus(struct spi_slave *slave);
216
217 /**
218  * Release the SPI bus
219  *
220  * This must be called once for every call to spi_claim_bus() after
221  * all transfers have finished. It may disable any SPI hardware as
222  * appropriate.
223  *
224  * @slave:      The SPI slave
225  */
226 void spi_release_bus(struct spi_slave *slave);
227
228 /**
229  * Set the word length for SPI transactions
230  *
231  * Set the word length (number of bits per word) for SPI transactions.
232  *
233  * @slave:      The SPI slave
234  * @wordlen:    The number of bits in a word
235  *
236  * Returns: 0 on success, -1 on failure.
237  */
238 int spi_set_wordlen(struct spi_slave *slave, unsigned int wordlen);
239
240 /**
241  * SPI transfer
242  *
243  * This writes "bitlen" bits out the SPI MOSI port and simultaneously clocks
244  * "bitlen" bits in the SPI MISO port.  That's just the way SPI works.
245  *
246  * The source of the outgoing bits is the "dout" parameter and the
247  * destination of the input bits is the "din" parameter.  Note that "dout"
248  * and "din" can point to the same memory location, in which case the
249  * input data overwrites the output data (since both are buffered by
250  * temporary variables, this is OK).
251  *
252  * spi_xfer() interface:
253  * @slave:      The SPI slave which will be sending/receiving the data.
254  * @bitlen:     How many bits to write and read.
255  * @dout:       Pointer to a string of bits to send out.  The bits are
256  *              held in a byte array and are sent MSB first.
257  * @din:        Pointer to a string of bits that will be filled in.
258  * @flags:      A bitwise combination of SPI_XFER_* flags.
259  *
260  * Returns: 0 on success, not 0 on failure
261  */
262 int  spi_xfer(struct spi_slave *slave, unsigned int bitlen, const void *dout,
263                 void *din, unsigned long flags);
264
265 /* Copy memory mapped data */
266 void spi_flash_copy_mmap(void *data, void *offset, size_t len);
267
268 /**
269  * Determine if a SPI chipselect is valid.
270  * This function is provided by the board if the low-level SPI driver
271  * needs it to determine if a given chipselect is actually valid.
272  *
273  * Returns: 1 if bus:cs identifies a valid chip on this board, 0
274  * otherwise.
275  */
276 int spi_cs_is_valid(unsigned int bus, unsigned int cs);
277
278 #ifndef CONFIG_DM_SPI
279 /**
280  * Activate a SPI chipselect.
281  * This function is provided by the board code when using a driver
282  * that can't control its chipselects automatically (e.g.
283  * common/soft_spi.c). When called, it should activate the chip select
284  * to the device identified by "slave".
285  */
286 void spi_cs_activate(struct spi_slave *slave);
287
288 /**
289  * Deactivate a SPI chipselect.
290  * This function is provided by the board code when using a driver
291  * that can't control its chipselects automatically (e.g.
292  * common/soft_spi.c). When called, it should deactivate the chip
293  * select to the device identified by "slave".
294  */
295 void spi_cs_deactivate(struct spi_slave *slave);
296
297 /**
298  * Set transfer speed.
299  * This sets a new speed to be applied for next spi_xfer().
300  * @slave:      The SPI slave
301  * @hz:         The transfer speed
302  */
303 void spi_set_speed(struct spi_slave *slave, uint hz);
304 #endif
305
306 /**
307  * Write 8 bits, then read 8 bits.
308  * @slave:      The SPI slave we're communicating with
309  * @byte:       Byte to be written
310  *
311  * Returns: The value that was read, or a negative value on error.
312  *
313  * TODO: This function probably shouldn't be inlined.
314  */
315 static inline int spi_w8r8(struct spi_slave *slave, unsigned char byte)
316 {
317         unsigned char dout[2];
318         unsigned char din[2];
319         int ret;
320
321         dout[0] = byte;
322         dout[1] = 0;
323
324         ret = spi_xfer(slave, 16, dout, din, SPI_XFER_BEGIN | SPI_XFER_END);
325         return ret < 0 ? ret : din[1];
326 }
327
328 /**
329  * Set up a SPI slave for a particular device tree node
330  *
331  * This calls spi_setup_slave() with the correct bus number. Call
332  * spi_free_slave() to free it later.
333  *
334  * @param blob:         Device tree blob
335  * @param slave_node:   Slave node to use
336  * @param spi_node:     SPI peripheral node to use
337  * @return pointer to new spi_slave structure
338  */
339 struct spi_slave *spi_setup_slave_fdt(const void *blob, int slave_node,
340                                       int spi_node);
341
342 /**
343  * spi_base_setup_slave_fdt() - helper function to set up a SPI slace
344  *
345  * This decodes SPI properties from the slave node to determine the
346  * chip select and SPI parameters.
347  *
348  * @blob:       Device tree blob
349  * @busnum:     Bus number to use
350  * @node:       Device tree node for the SPI bus
351  */
352 struct spi_slave *spi_base_setup_slave_fdt(const void *blob, int busnum,
353                                            int node);
354
355 #ifdef CONFIG_DM_SPI
356
357 /**
358  * struct spi_cs_info - Information about a bus chip select
359  *
360  * @dev:        Connected device, or NULL if none
361  */
362 struct spi_cs_info {
363         struct udevice *dev;
364 };
365
366 /**
367  * struct struct dm_spi_ops - Driver model SPI operations
368  *
369  * The uclass interface is implemented by all SPI devices which use
370  * driver model.
371  */
372 struct dm_spi_ops {
373         /**
374          * Claim the bus and prepare it for communication.
375          *
376          * The device provided is the slave device. It's parent controller
377          * will be used to provide the communication.
378          *
379          * This must be called before doing any transfers with a SPI slave. It
380          * will enable and initialize any SPI hardware as necessary, and make
381          * sure that the SCK line is in the correct idle state. It is not
382          * allowed to claim the same bus for several slaves without releasing
383          * the bus in between.
384          *
385          * @dev:        The SPI slave
386          *
387          * Returns: 0 if the bus was claimed successfully, or a negative value
388          * if it wasn't.
389          */
390         int (*claim_bus)(struct udevice *dev);
391
392         /**
393          * Release the SPI bus
394          *
395          * This must be called once for every call to spi_claim_bus() after
396          * all transfers have finished. It may disable any SPI hardware as
397          * appropriate.
398          *
399          * @dev:        The SPI slave
400          */
401         int (*release_bus)(struct udevice *dev);
402
403         /**
404          * Set the word length for SPI transactions
405          *
406          * Set the word length (number of bits per word) for SPI transactions.
407          *
408          * @bus:        The SPI slave
409          * @wordlen:    The number of bits in a word
410          *
411          * Returns: 0 on success, -ve on failure.
412          */
413         int (*set_wordlen)(struct udevice *dev, unsigned int wordlen);
414
415         /**
416          * SPI transfer
417          *
418          * This writes "bitlen" bits out the SPI MOSI port and simultaneously
419          * clocks "bitlen" bits in the SPI MISO port.  That's just the way SPI
420          * works.
421          *
422          * The source of the outgoing bits is the "dout" parameter and the
423          * destination of the input bits is the "din" parameter.  Note that
424          * "dout" and "din" can point to the same memory location, in which
425          * case the input data overwrites the output data (since both are
426          * buffered by temporary variables, this is OK).
427          *
428          * spi_xfer() interface:
429          * @dev:        The slave device to communicate with
430          * @bitlen:     How many bits to write and read.
431          * @dout:       Pointer to a string of bits to send out.  The bits are
432          *              held in a byte array and are sent MSB first.
433          * @din:        Pointer to a string of bits that will be filled in.
434          * @flags:      A bitwise combination of SPI_XFER_* flags.
435          *
436          * Returns: 0 on success, not -1 on failure
437          */
438         int (*xfer)(struct udevice *dev, unsigned int bitlen, const void *dout,
439                     void *din, unsigned long flags);
440
441         /**
442          * Set transfer speed.
443          * This sets a new speed to be applied for next spi_xfer().
444          * @bus:        The SPI bus
445          * @hz:         The transfer speed
446          * @return 0 if OK, -ve on error
447          */
448         int (*set_speed)(struct udevice *bus, uint hz);
449
450         /**
451          * Set the SPI mode/flags
452          *
453          * It is unclear if we want to set speed and mode together instead
454          * of separately.
455          *
456          * @bus:        The SPI bus
457          * @mode:       Requested SPI mode (SPI_... flags)
458          * @return 0 if OK, -ve on error
459          */
460         int (*set_mode)(struct udevice *bus, uint mode);
461
462         /**
463          * Get information on a chip select
464          *
465          * This is only called when the SPI uclass does not know about a
466          * chip select, i.e. it has no attached device. It gives the driver
467          * a chance to allow activity on that chip select even so.
468          *
469          * @bus:        The SPI bus
470          * @cs:         The chip select (0..n-1)
471          * @info:       Returns information about the chip select, if valid.
472          *              On entry info->dev is NULL
473          * @return 0 if OK (and @info is set up), -ENODEV if the chip select
474          *         is invalid, other -ve value on error
475          */
476         int (*cs_info)(struct udevice *bus, uint cs, struct spi_cs_info *info);
477 };
478
479 struct dm_spi_emul_ops {
480         /**
481          * SPI transfer
482          *
483          * This writes "bitlen" bits out the SPI MOSI port and simultaneously
484          * clocks "bitlen" bits in the SPI MISO port.  That's just the way SPI
485          * works. Here the device is a slave.
486          *
487          * The source of the outgoing bits is the "dout" parameter and the
488          * destination of the input bits is the "din" parameter.  Note that
489          * "dout" and "din" can point to the same memory location, in which
490          * case the input data overwrites the output data (since both are
491          * buffered by temporary variables, this is OK).
492          *
493          * spi_xfer() interface:
494          * @slave:      The SPI slave which will be sending/receiving the data.
495          * @bitlen:     How many bits to write and read.
496          * @dout:       Pointer to a string of bits sent to the device. The
497          *              bits are held in a byte array and are sent MSB first.
498          * @din:        Pointer to a string of bits that will be sent back to
499          *              the master.
500          * @flags:      A bitwise combination of SPI_XFER_* flags.
501          *
502          * Returns: 0 on success, not -1 on failure
503          */
504         int (*xfer)(struct udevice *slave, unsigned int bitlen,
505                     const void *dout, void *din, unsigned long flags);
506 };
507
508 /**
509  * spi_find_bus_and_cs() - Find bus and slave devices by number
510  *
511  * Given a bus number and chip select, this finds the corresponding bus
512  * device and slave device. Neither device is activated by this function,
513  * although they may have been activated previously.
514  *
515  * @busnum:     SPI bus number
516  * @cs:         Chip select to look for
517  * @busp:       Returns bus device
518  * @devp:       Return slave device
519  * @return 0 if found, -ENODEV on error
520  */
521 int spi_find_bus_and_cs(int busnum, int cs, struct udevice **busp,
522                         struct udevice **devp);
523
524 /**
525  * spi_get_bus_and_cs() - Find and activate bus and slave devices by number
526  *
527  * Given a bus number and chip select, this finds the corresponding bus
528  * device and slave device.
529  *
530  * If no such slave exists, and drv_name is not NULL, then a new slave device
531  * is automatically bound on this chip select.
532  *
533  * Ths new slave device is probed ready for use with the given speed and mode.
534  *
535  * @busnum:     SPI bus number
536  * @cs:         Chip select to look for
537  * @speed:      SPI speed to use for this slave
538  * @mode:       SPI mode to use for this slave
539  * @drv_name:   Name of driver to attach to this chip select
540  * @dev_name:   Name of the new device thus created
541  * @busp:       Returns bus device
542  * @devp:       Return slave device
543  * @return 0 if found, -ve on error
544  */
545 int spi_get_bus_and_cs(int busnum, int cs, int speed, int mode,
546                         const char *drv_name, const char *dev_name,
547                         struct udevice **busp, struct spi_slave **devp);
548
549 /**
550  * spi_chip_select() - Get the chip select for a slave
551  *
552  * @return the chip select this slave is attached to
553  */
554 int spi_chip_select(struct udevice *slave);
555
556 /**
557  * spi_find_chip_select() - Find the slave attached to chip select
558  *
559  * @bus:        SPI bus to search
560  * @cs:         Chip select to look for
561  * @devp:       Returns the slave device if found
562  * @return 0 if found, -ENODEV on error
563  */
564 int spi_find_chip_select(struct udevice *bus, int cs, struct udevice **devp);
565
566 /**
567  * spi_slave_ofdata_to_platdata() - decode standard SPI platform data
568  *
569  * This decodes the speed and mode for a slave from a device tree node
570  *
571  * @blob:       Device tree blob
572  * @node:       Node offset to read from
573  * @plat:       Place to put the decoded information
574  */
575 int spi_slave_ofdata_to_platdata(const void *blob, int node,
576                                  struct dm_spi_slave_platdata *plat);
577
578 /**
579  * spi_cs_info() - Check information on a chip select
580  *
581  * This checks a particular chip select on a bus to see if it has a device
582  * attached, or is even valid.
583  *
584  * @bus:        The SPI bus
585  * @cs:         The chip select (0..n-1)
586  * @info:       Returns information about the chip select, if valid
587  * @return 0 if OK (and @info is set up), -ENODEV if the chip select
588  *         is invalid, other -ve value on error
589  */
590 int spi_cs_info(struct udevice *bus, uint cs, struct spi_cs_info *info);
591
592 struct sandbox_state;
593
594 /**
595  * sandbox_spi_get_emul() - get an emulator for a SPI slave
596  *
597  * This provides a way to attach an emulated SPI device to a particular SPI
598  * slave, so that xfer() operations on the slave will be handled by the
599  * emulator. If a emulator already exists on that chip select it is returned.
600  * Otherwise one is created.
601  *
602  * @state:      Sandbox state
603  * @bus:        SPI bus requesting the emulator
604  * @slave:      SPI slave device requesting the emulator
605  * @emuip:      Returns pointer to emulator
606  * @return 0 if OK, -ve on error
607  */
608 int sandbox_spi_get_emul(struct sandbox_state *state,
609                          struct udevice *bus, struct udevice *slave,
610                          struct udevice **emulp);
611
612 /* Access the operations for a SPI device */
613 #define spi_get_ops(dev)        ((struct dm_spi_ops *)(dev)->driver->ops)
614 #define spi_emul_get_ops(dev)   ((struct dm_spi_emul_ops *)(dev)->driver->ops)
615 #endif /* CONFIG_DM_SPI */
616
617 #endif  /* _SPI_H_ */