Merge tag 'u-boot-amlogic-20190423' of git://git.denx.de/u-boot-amlogic
[platform/kernel/u-boot.git] / include / spi.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+ */
2 /*
3  * Common SPI Interface: Controller-specific definitions
4  *
5  * (C) Copyright 2001
6  * Gerald Van Baren, Custom IDEAS, vanbaren@cideas.com.
7  */
8
9 #ifndef _SPI_H_
10 #define _SPI_H_
11
12 #include <common.h>
13
14 /* SPI mode flags */
15 #define SPI_CPHA        BIT(0)                  /* clock phase */
16 #define SPI_CPOL        BIT(1)                  /* clock polarity */
17 #define SPI_MODE_0      (0|0)                   /* (original MicroWire) */
18 #define SPI_MODE_1      (0|SPI_CPHA)
19 #define SPI_MODE_2      (SPI_CPOL|0)
20 #define SPI_MODE_3      (SPI_CPOL|SPI_CPHA)
21 #define SPI_CS_HIGH     BIT(2)                  /* CS active high */
22 #define SPI_LSB_FIRST   BIT(3)                  /* per-word bits-on-wire */
23 #define SPI_3WIRE       BIT(4)                  /* SI/SO signals shared */
24 #define SPI_LOOP        BIT(5)                  /* loopback mode */
25 #define SPI_SLAVE       BIT(6)                  /* slave mode */
26 #define SPI_PREAMBLE    BIT(7)                  /* Skip preamble bytes */
27 #define SPI_TX_BYTE     BIT(8)                  /* transmit with 1 wire byte */
28 #define SPI_TX_DUAL     BIT(9)                  /* transmit with 2 wires */
29 #define SPI_TX_QUAD     BIT(10)                 /* transmit with 4 wires */
30 #define SPI_RX_SLOW     BIT(11)                 /* receive with 1 wire slow */
31 #define SPI_RX_DUAL     BIT(12)                 /* receive with 2 wires */
32 #define SPI_RX_QUAD     BIT(13)                 /* receive with 4 wires */
33
34 /* Header byte that marks the start of the message */
35 #define SPI_PREAMBLE_END_BYTE   0xec
36
37 #define SPI_DEFAULT_WORDLEN     8
38
39 #ifdef CONFIG_DM_SPI
40 /* TODO(sjg@chromium.org): Remove this and use max_hz from struct spi_slave */
41 struct dm_spi_bus {
42         uint max_hz;
43 };
44
45 /**
46  * struct dm_spi_platdata - platform data for all SPI slaves
47  *
48  * This describes a SPI slave, a child device of the SPI bus. To obtain this
49  * struct from a spi_slave, use dev_get_parent_platdata(dev) or
50  * dev_get_parent_platdata(slave->dev).
51  *
52  * This data is immuatable. Each time the device is probed, @max_hz and @mode
53  * will be copied to struct spi_slave.
54  *
55  * @cs:         Chip select number (0..n-1)
56  * @max_hz:     Maximum bus speed that this slave can tolerate
57  * @mode:       SPI mode to use for this device (see SPI mode flags)
58  */
59 struct dm_spi_slave_platdata {
60         unsigned int cs;
61         uint max_hz;
62         uint mode;
63 };
64
65 #endif /* CONFIG_DM_SPI */
66
67 /**
68  * struct spi_slave - Representation of a SPI slave
69  *
70  * For driver model this is the per-child data used by the SPI bus. It can
71  * be accessed using dev_get_parent_priv() on the slave device. The SPI uclass
72  * sets uip per_child_auto_alloc_size to sizeof(struct spi_slave), and the
73  * driver should not override it. Two platform data fields (max_hz and mode)
74  * are copied into this structure to provide an initial value. This allows
75  * them to be changed, since we should never change platform data in drivers.
76  *
77  * If not using driver model, drivers are expected to extend this with
78  * controller-specific data.
79  *
80  * @dev:                SPI slave device
81  * @max_hz:             Maximum speed for this slave
82  * @speed:              Current bus speed. This is 0 until the bus is first
83  *                      claimed.
84  * @bus:                ID of the bus that the slave is attached to. For
85  *                      driver model this is the sequence number of the SPI
86  *                      bus (bus->seq) so does not need to be stored
87  * @cs:                 ID of the chip select connected to the slave.
88  * @mode:               SPI mode to use for this slave (see SPI mode flags)
89  * @wordlen:            Size of SPI word in number of bits
90  * @max_read_size:      If non-zero, the maximum number of bytes which can
91  *                      be read at once.
92  * @max_write_size:     If non-zero, the maximum number of bytes which can
93  *                      be written at once.
94  * @memory_map:         Address of read-only SPI flash access.
95  * @flags:              Indication of SPI flags.
96  */
97 struct spi_slave {
98 #ifdef CONFIG_DM_SPI
99         struct udevice *dev;    /* struct spi_slave is dev->parentdata */
100         uint max_hz;
101         uint speed;
102 #else
103         unsigned int bus;
104         unsigned int cs;
105 #endif
106         uint mode;
107         unsigned int wordlen;
108         unsigned int max_read_size;
109         unsigned int max_write_size;
110         void *memory_map;
111
112         u8 flags;
113 #define SPI_XFER_BEGIN          BIT(0)  /* Assert CS before transfer */
114 #define SPI_XFER_END            BIT(1)  /* Deassert CS after transfer */
115 #define SPI_XFER_ONCE           (SPI_XFER_BEGIN | SPI_XFER_END)
116 #define SPI_XFER_MMAP           BIT(2)  /* Memory Mapped start */
117 #define SPI_XFER_MMAP_END       BIT(3)  /* Memory Mapped End */
118 };
119
120 /**
121  * spi_do_alloc_slave - Allocate a new SPI slave (internal)
122  *
123  * Allocate and zero all fields in the spi slave, and set the bus/chip
124  * select. Use the helper macro spi_alloc_slave() to call this.
125  *
126  * @offset:     Offset of struct spi_slave within slave structure.
127  * @size:       Size of slave structure.
128  * @bus:        Bus ID of the slave chip.
129  * @cs:         Chip select ID of the slave chip on the specified bus.
130  */
131 void *spi_do_alloc_slave(int offset, int size, unsigned int bus,
132                          unsigned int cs);
133
134 /**
135  * spi_alloc_slave - Allocate a new SPI slave
136  *
137  * Allocate and zero all fields in the spi slave, and set the bus/chip
138  * select.
139  *
140  * @_struct:    Name of structure to allocate (e.g. struct tegra_spi).
141  *              This structure must contain a member 'struct spi_slave *slave'.
142  * @bus:        Bus ID of the slave chip.
143  * @cs:         Chip select ID of the slave chip on the specified bus.
144  */
145 #define spi_alloc_slave(_struct, bus, cs) \
146         spi_do_alloc_slave(offsetof(_struct, slave), \
147                             sizeof(_struct), bus, cs)
148
149 /**
150  * spi_alloc_slave_base - Allocate a new SPI slave with no private data
151  *
152  * Allocate and zero all fields in the spi slave, and set the bus/chip
153  * select.
154  *
155  * @bus:        Bus ID of the slave chip.
156  * @cs:         Chip select ID of the slave chip on the specified bus.
157  */
158 #define spi_alloc_slave_base(bus, cs) \
159         spi_do_alloc_slave(0, sizeof(struct spi_slave), bus, cs)
160
161 /**
162  * Set up communications parameters for a SPI slave.
163  *
164  * This must be called once for each slave. Note that this function
165  * usually doesn't touch any actual hardware, it only initializes the
166  * contents of spi_slave so that the hardware can be easily
167  * initialized later.
168  *
169  * @bus:        Bus ID of the slave chip.
170  * @cs:         Chip select ID of the slave chip on the specified bus.
171  * @max_hz:     Maximum SCK rate in Hz.
172  * @mode:       Clock polarity, clock phase and other parameters.
173  *
174  * Returns: A spi_slave reference that can be used in subsequent SPI
175  * calls, or NULL if one or more of the parameters are not supported.
176  */
177 struct spi_slave *spi_setup_slave(unsigned int bus, unsigned int cs,
178                 unsigned int max_hz, unsigned int mode);
179
180 /**
181  * Free any memory associated with a SPI slave.
182  *
183  * @slave:      The SPI slave
184  */
185 void spi_free_slave(struct spi_slave *slave);
186
187 /**
188  * Claim the bus and prepare it for communication with a given slave.
189  *
190  * This must be called before doing any transfers with a SPI slave. It
191  * will enable and initialize any SPI hardware as necessary, and make
192  * sure that the SCK line is in the correct idle state. It is not
193  * allowed to claim the same bus for several slaves without releasing
194  * the bus in between.
195  *
196  * @slave:      The SPI slave
197  *
198  * Returns: 0 if the bus was claimed successfully, or a negative value
199  * if it wasn't.
200  */
201 int spi_claim_bus(struct spi_slave *slave);
202
203 /**
204  * Release the SPI bus
205  *
206  * This must be called once for every call to spi_claim_bus() after
207  * all transfers have finished. It may disable any SPI hardware as
208  * appropriate.
209  *
210  * @slave:      The SPI slave
211  */
212 void spi_release_bus(struct spi_slave *slave);
213
214 /**
215  * Set the word length for SPI transactions
216  *
217  * Set the word length (number of bits per word) for SPI transactions.
218  *
219  * @slave:      The SPI slave
220  * @wordlen:    The number of bits in a word
221  *
222  * Returns: 0 on success, -1 on failure.
223  */
224 int spi_set_wordlen(struct spi_slave *slave, unsigned int wordlen);
225
226 /**
227  * SPI transfer
228  *
229  * This writes "bitlen" bits out the SPI MOSI port and simultaneously clocks
230  * "bitlen" bits in the SPI MISO port.  That's just the way SPI works.
231  *
232  * The source of the outgoing bits is the "dout" parameter and the
233  * destination of the input bits is the "din" parameter.  Note that "dout"
234  * and "din" can point to the same memory location, in which case the
235  * input data overwrites the output data (since both are buffered by
236  * temporary variables, this is OK).
237  *
238  * spi_xfer() interface:
239  * @slave:      The SPI slave which will be sending/receiving the data.
240  * @bitlen:     How many bits to write and read.
241  * @dout:       Pointer to a string of bits to send out.  The bits are
242  *              held in a byte array and are sent MSB first.
243  * @din:        Pointer to a string of bits that will be filled in.
244  * @flags:      A bitwise combination of SPI_XFER_* flags.
245  *
246  * Returns: 0 on success, not 0 on failure
247  */
248 int  spi_xfer(struct spi_slave *slave, unsigned int bitlen, const void *dout,
249                 void *din, unsigned long flags);
250
251 /* Copy memory mapped data */
252 void spi_flash_copy_mmap(void *data, void *offset, size_t len);
253
254 /**
255  * Determine if a SPI chipselect is valid.
256  * This function is provided by the board if the low-level SPI driver
257  * needs it to determine if a given chipselect is actually valid.
258  *
259  * Returns: 1 if bus:cs identifies a valid chip on this board, 0
260  * otherwise.
261  */
262 int spi_cs_is_valid(unsigned int bus, unsigned int cs);
263
264 #ifndef CONFIG_DM_SPI
265 /**
266  * Activate a SPI chipselect.
267  * This function is provided by the board code when using a driver
268  * that can't control its chipselects automatically (e.g.
269  * common/soft_spi.c). When called, it should activate the chip select
270  * to the device identified by "slave".
271  */
272 void spi_cs_activate(struct spi_slave *slave);
273
274 /**
275  * Deactivate a SPI chipselect.
276  * This function is provided by the board code when using a driver
277  * that can't control its chipselects automatically (e.g.
278  * common/soft_spi.c). When called, it should deactivate the chip
279  * select to the device identified by "slave".
280  */
281 void spi_cs_deactivate(struct spi_slave *slave);
282
283 /**
284  * Set transfer speed.
285  * This sets a new speed to be applied for next spi_xfer().
286  * @slave:      The SPI slave
287  * @hz:         The transfer speed
288  */
289 void spi_set_speed(struct spi_slave *slave, uint hz);
290 #endif
291
292 /**
293  * Write 8 bits, then read 8 bits.
294  * @slave:      The SPI slave we're communicating with
295  * @byte:       Byte to be written
296  *
297  * Returns: The value that was read, or a negative value on error.
298  *
299  * TODO: This function probably shouldn't be inlined.
300  */
301 static inline int spi_w8r8(struct spi_slave *slave, unsigned char byte)
302 {
303         unsigned char dout[2];
304         unsigned char din[2];
305         int ret;
306
307         dout[0] = byte;
308         dout[1] = 0;
309
310         ret = spi_xfer(slave, 16, dout, din, SPI_XFER_BEGIN | SPI_XFER_END);
311         return ret < 0 ? ret : din[1];
312 }
313
314 #ifdef CONFIG_DM_SPI
315
316 /**
317  * struct spi_cs_info - Information about a bus chip select
318  *
319  * @dev:        Connected device, or NULL if none
320  */
321 struct spi_cs_info {
322         struct udevice *dev;
323 };
324
325 /**
326  * struct struct dm_spi_ops - Driver model SPI operations
327  *
328  * The uclass interface is implemented by all SPI devices which use
329  * driver model.
330  */
331 struct dm_spi_ops {
332         /**
333          * Claim the bus and prepare it for communication.
334          *
335          * The device provided is the slave device. It's parent controller
336          * will be used to provide the communication.
337          *
338          * This must be called before doing any transfers with a SPI slave. It
339          * will enable and initialize any SPI hardware as necessary, and make
340          * sure that the SCK line is in the correct idle state. It is not
341          * allowed to claim the same bus for several slaves without releasing
342          * the bus in between.
343          *
344          * @dev:        The SPI slave
345          *
346          * Returns: 0 if the bus was claimed successfully, or a negative value
347          * if it wasn't.
348          */
349         int (*claim_bus)(struct udevice *dev);
350
351         /**
352          * Release the SPI bus
353          *
354          * This must be called once for every call to spi_claim_bus() after
355          * all transfers have finished. It may disable any SPI hardware as
356          * appropriate.
357          *
358          * @dev:        The SPI slave
359          */
360         int (*release_bus)(struct udevice *dev);
361
362         /**
363          * Set the word length for SPI transactions
364          *
365          * Set the word length (number of bits per word) for SPI transactions.
366          *
367          * @bus:        The SPI slave
368          * @wordlen:    The number of bits in a word
369          *
370          * Returns: 0 on success, -ve on failure.
371          */
372         int (*set_wordlen)(struct udevice *dev, unsigned int wordlen);
373
374         /**
375          * SPI transfer
376          *
377          * This writes "bitlen" bits out the SPI MOSI port and simultaneously
378          * clocks "bitlen" bits in the SPI MISO port.  That's just the way SPI
379          * works.
380          *
381          * The source of the outgoing bits is the "dout" parameter and the
382          * destination of the input bits is the "din" parameter.  Note that
383          * "dout" and "din" can point to the same memory location, in which
384          * case the input data overwrites the output data (since both are
385          * buffered by temporary variables, this is OK).
386          *
387          * spi_xfer() interface:
388          * @dev:        The slave device to communicate with
389          * @bitlen:     How many bits to write and read.
390          * @dout:       Pointer to a string of bits to send out.  The bits are
391          *              held in a byte array and are sent MSB first.
392          * @din:        Pointer to a string of bits that will be filled in.
393          * @flags:      A bitwise combination of SPI_XFER_* flags.
394          *
395          * Returns: 0 on success, not -1 on failure
396          */
397         int (*xfer)(struct udevice *dev, unsigned int bitlen, const void *dout,
398                     void *din, unsigned long flags);
399
400         /**
401          * Optimized handlers for SPI memory-like operations.
402          *
403          * Optimized/dedicated operations for interactions with SPI memory. This
404          * field is optional and should only be implemented if the controller
405          * has native support for memory like operations.
406          */
407         const struct spi_controller_mem_ops *mem_ops;
408
409         /**
410          * Set transfer speed.
411          * This sets a new speed to be applied for next spi_xfer().
412          * @bus:        The SPI bus
413          * @hz:         The transfer speed
414          * @return 0 if OK, -ve on error
415          */
416         int (*set_speed)(struct udevice *bus, uint hz);
417
418         /**
419          * Set the SPI mode/flags
420          *
421          * It is unclear if we want to set speed and mode together instead
422          * of separately.
423          *
424          * @bus:        The SPI bus
425          * @mode:       Requested SPI mode (SPI_... flags)
426          * @return 0 if OK, -ve on error
427          */
428         int (*set_mode)(struct udevice *bus, uint mode);
429
430         /**
431          * Get information on a chip select
432          *
433          * This is only called when the SPI uclass does not know about a
434          * chip select, i.e. it has no attached device. It gives the driver
435          * a chance to allow activity on that chip select even so.
436          *
437          * @bus:        The SPI bus
438          * @cs:         The chip select (0..n-1)
439          * @info:       Returns information about the chip select, if valid.
440          *              On entry info->dev is NULL
441          * @return 0 if OK (and @info is set up), -ENODEV if the chip select
442          *         is invalid, other -ve value on error
443          */
444         int (*cs_info)(struct udevice *bus, uint cs, struct spi_cs_info *info);
445 };
446
447 struct dm_spi_emul_ops {
448         /**
449          * SPI transfer
450          *
451          * This writes "bitlen" bits out the SPI MOSI port and simultaneously
452          * clocks "bitlen" bits in the SPI MISO port.  That's just the way SPI
453          * works. Here the device is a slave.
454          *
455          * The source of the outgoing bits is the "dout" parameter and the
456          * destination of the input bits is the "din" parameter.  Note that
457          * "dout" and "din" can point to the same memory location, in which
458          * case the input data overwrites the output data (since both are
459          * buffered by temporary variables, this is OK).
460          *
461          * spi_xfer() interface:
462          * @slave:      The SPI slave which will be sending/receiving the data.
463          * @bitlen:     How many bits to write and read.
464          * @dout:       Pointer to a string of bits sent to the device. The
465          *              bits are held in a byte array and are sent MSB first.
466          * @din:        Pointer to a string of bits that will be sent back to
467          *              the master.
468          * @flags:      A bitwise combination of SPI_XFER_* flags.
469          *
470          * Returns: 0 on success, not -1 on failure
471          */
472         int (*xfer)(struct udevice *slave, unsigned int bitlen,
473                     const void *dout, void *din, unsigned long flags);
474 };
475
476 /**
477  * spi_find_bus_and_cs() - Find bus and slave devices by number
478  *
479  * Given a bus number and chip select, this finds the corresponding bus
480  * device and slave device. Neither device is activated by this function,
481  * although they may have been activated previously.
482  *
483  * @busnum:     SPI bus number
484  * @cs:         Chip select to look for
485  * @busp:       Returns bus device
486  * @devp:       Return slave device
487  * @return 0 if found, -ENODEV on error
488  */
489 int spi_find_bus_and_cs(int busnum, int cs, struct udevice **busp,
490                         struct udevice **devp);
491
492 /**
493  * spi_get_bus_and_cs() - Find and activate bus and slave devices by number
494  *
495  * Given a bus number and chip select, this finds the corresponding bus
496  * device and slave device.
497  *
498  * If no such slave exists, and drv_name is not NULL, then a new slave device
499  * is automatically bound on this chip select with requested speed and mode.
500  *
501  * Ths new slave device is probed ready for use with the speed and mode
502  * from platdata when available or the requested values.
503  *
504  * @busnum:     SPI bus number
505  * @cs:         Chip select to look for
506  * @speed:      SPI speed to use for this slave when not available in platdata
507  * @mode:       SPI mode to use for this slave when not available in platdata
508  * @drv_name:   Name of driver to attach to this chip select
509  * @dev_name:   Name of the new device thus created
510  * @busp:       Returns bus device
511  * @devp:       Return slave device
512  * @return 0 if found, -ve on error
513  */
514 int spi_get_bus_and_cs(int busnum, int cs, int speed, int mode,
515                         const char *drv_name, const char *dev_name,
516                         struct udevice **busp, struct spi_slave **devp);
517
518 /**
519  * spi_chip_select() - Get the chip select for a slave
520  *
521  * @return the chip select this slave is attached to
522  */
523 int spi_chip_select(struct udevice *slave);
524
525 /**
526  * spi_find_chip_select() - Find the slave attached to chip select
527  *
528  * @bus:        SPI bus to search
529  * @cs:         Chip select to look for
530  * @devp:       Returns the slave device if found
531  * @return 0 if found, -ENODEV on error
532  */
533 int spi_find_chip_select(struct udevice *bus, int cs, struct udevice **devp);
534
535 /**
536  * spi_slave_ofdata_to_platdata() - decode standard SPI platform data
537  *
538  * This decodes the speed and mode for a slave from a device tree node
539  *
540  * @blob:       Device tree blob
541  * @node:       Node offset to read from
542  * @plat:       Place to put the decoded information
543  */
544 int spi_slave_ofdata_to_platdata(struct udevice *dev,
545                                  struct dm_spi_slave_platdata *plat);
546
547 /**
548  * spi_cs_info() - Check information on a chip select
549  *
550  * This checks a particular chip select on a bus to see if it has a device
551  * attached, or is even valid.
552  *
553  * @bus:        The SPI bus
554  * @cs:         The chip select (0..n-1)
555  * @info:       Returns information about the chip select, if valid
556  * @return 0 if OK (and @info is set up), -ENODEV if the chip select
557  *         is invalid, other -ve value on error
558  */
559 int spi_cs_info(struct udevice *bus, uint cs, struct spi_cs_info *info);
560
561 struct sandbox_state;
562
563 /**
564  * sandbox_spi_get_emul() - get an emulator for a SPI slave
565  *
566  * This provides a way to attach an emulated SPI device to a particular SPI
567  * slave, so that xfer() operations on the slave will be handled by the
568  * emulator. If a emulator already exists on that chip select it is returned.
569  * Otherwise one is created.
570  *
571  * @state:      Sandbox state
572  * @bus:        SPI bus requesting the emulator
573  * @slave:      SPI slave device requesting the emulator
574  * @emuip:      Returns pointer to emulator
575  * @return 0 if OK, -ve on error
576  */
577 int sandbox_spi_get_emul(struct sandbox_state *state,
578                          struct udevice *bus, struct udevice *slave,
579                          struct udevice **emulp);
580
581 /**
582  * Claim the bus and prepare it for communication with a given slave.
583  *
584  * This must be called before doing any transfers with a SPI slave. It
585  * will enable and initialize any SPI hardware as necessary, and make
586  * sure that the SCK line is in the correct idle state. It is not
587  * allowed to claim the same bus for several slaves without releasing
588  * the bus in between.
589  *
590  * @dev:        The SPI slave device
591  *
592  * Returns: 0 if the bus was claimed successfully, or a negative value
593  * if it wasn't.
594  */
595 int dm_spi_claim_bus(struct udevice *dev);
596
597 /**
598  * Release the SPI bus
599  *
600  * This must be called once for every call to dm_spi_claim_bus() after
601  * all transfers have finished. It may disable any SPI hardware as
602  * appropriate.
603  *
604  * @slave:      The SPI slave device
605  */
606 void dm_spi_release_bus(struct udevice *dev);
607
608 /**
609  * SPI transfer
610  *
611  * This writes "bitlen" bits out the SPI MOSI port and simultaneously clocks
612  * "bitlen" bits in the SPI MISO port.  That's just the way SPI works.
613  *
614  * The source of the outgoing bits is the "dout" parameter and the
615  * destination of the input bits is the "din" parameter.  Note that "dout"
616  * and "din" can point to the same memory location, in which case the
617  * input data overwrites the output data (since both are buffered by
618  * temporary variables, this is OK).
619  *
620  * dm_spi_xfer() interface:
621  * @dev:        The SPI slave device which will be sending/receiving the data.
622  * @bitlen:     How many bits to write and read.
623  * @dout:       Pointer to a string of bits to send out.  The bits are
624  *              held in a byte array and are sent MSB first.
625  * @din:        Pointer to a string of bits that will be filled in.
626  * @flags:      A bitwise combination of SPI_XFER_* flags.
627  *
628  * Returns: 0 on success, not 0 on failure
629  */
630 int dm_spi_xfer(struct udevice *dev, unsigned int bitlen,
631                 const void *dout, void *din, unsigned long flags);
632
633 /* Access the operations for a SPI device */
634 #define spi_get_ops(dev)        ((struct dm_spi_ops *)(dev)->driver->ops)
635 #define spi_emul_get_ops(dev)   ((struct dm_spi_emul_ops *)(dev)->driver->ops)
636 #endif /* CONFIG_DM_SPI */
637
638 #endif  /* _SPI_H_ */