macb.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2005-2006 Atmel Corporation
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   7  * (at your option) any later version.
   8  *
   9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12  * GNU General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  15  * along with this program; if not, write to the Free Software
  16  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  17  */
  18 #include <common.h>
  19
  20 #if defined(CONFIG_MACB) \
  21         && ((CONFIG_COMMANDS & (CFG_CMD_NET | CFG_CMD_MII)) \
  22             || (defined(CONFIG_CMD_NET) || defined(CONFIG_CMD_MII)))
  23
  24 /*
  25  * The u-boot networking stack is a little weird.  It seems like the
  26  * networking core allocates receive buffers up front without any
  27  * regard to the hardware that's supposed to actually receive those
  28  * packets.
  29  *
  30  * The MACB receives packets into 128-byte receive buffers, so the
  31  * buffers allocated by the core isn't very practical to use.  We'll
  32  * allocate our own, but we need one such buffer in case a packet
  33  * wraps around the DMA ring so that we have to copy it.
  34  *
  35  * Therefore, define CFG_RX_ETH_BUFFER to 1 in the board-specific
  36  * configuration header.  This way, the core allocates one RX buffer
  37  * and one TX buffer, each of which can hold a ethernet packet of
  38  * maximum size.
  39  *
  40  * For some reason, the networking core unconditionally specifies a
  41  * 32-byte packet "alignment" (which really should be called
  42  * "padding").  MACB shouldn't need that, but we'll refrain from any
  43  * core modifications here...
  44  */
  45
  46 #include <net.h>
  47 #include <malloc.h>
  48
  49 #include <linux/mii.h>
  50 #include <asm/io.h>
  51 #include <asm/dma-mapping.h>
  52 #include <asm/arch/clk.h>
  53
  54 #include "macb.h"
  55
  56 #define CFG_MACB_RX_BUFFER_SIZE         4096
  57 #define CFG_MACB_RX_RING_SIZE           (CFG_MACB_RX_BUFFER_SIZE / 128)
  58 #define CFG_MACB_TX_RING_SIZE           16
  59 #define CFG_MACB_TX_TIMEOUT             1000
  60 #define CFG_MACB_AUTONEG_TIMEOUT        5000000
  61
  62 struct macb_dma_desc {
  63         u32     addr;
  64         u32     ctrl;
  65 };
  66
  67 #define RXADDR_USED             0x00000001
  68 #define RXADDR_WRAP             0x00000002
  69
  70 #define RXBUF_FRMLEN_MASK       0x00000fff
  71 #define RXBUF_FRAME_START       0x00004000
  72 #define RXBUF_FRAME_END         0x00008000
  73 #define RXBUF_TYPEID_MATCH      0x00400000
  74 #define RXBUF_ADDR4_MATCH       0x00800000
  75 #define RXBUF_ADDR3_MATCH       0x01000000
  76 #define RXBUF_ADDR2_MATCH       0x02000000
  77 #define RXBUF_ADDR1_MATCH       0x04000000
  78 #define RXBUF_BROADCAST         0x80000000
  79
  80 #define TXBUF_FRMLEN_MASK       0x000007ff
  81 #define TXBUF_FRAME_END         0x00008000
  82 #define TXBUF_NOCRC             0x00010000
  83 #define TXBUF_EXHAUSTED         0x08000000
  84 #define TXBUF_UNDERRUN          0x10000000
  85 #define TXBUF_MAXRETRY          0x20000000
  86 #define TXBUF_WRAP              0x40000000
  87 #define TXBUF_USED              0x80000000
  88
  89 struct macb_device {
  90         void                    *regs;
  91
  92         unsigned int            rx_tail;
  93         unsigned int            tx_head;
  94         unsigned int            tx_tail;
  95
  96         void                    *rx_buffer;
  97         void                    *tx_buffer;
  98         struct macb_dma_desc    *rx_ring;
  99         struct macb_dma_desc    *tx_ring;
 100
 101         unsigned long           rx_buffer_dma;
 102         unsigned long           rx_ring_dma;
 103         unsigned long           tx_ring_dma;
 104
 105         const struct device     *dev;
 106         struct eth_device       netdev;
 107         unsigned short          phy_addr;
 108 };
 109 #define to_macb(_nd) container_of(_nd, struct macb_device, netdev)
 110
 111 static void macb_mdio_write(struct macb_device *macb, u8 reg, u16 value)
 112 {
 113         unsigned long netctl;
 114         unsigned long netstat;
 115         unsigned long frame;
 116
 117         netctl = macb_readl(macb, NCR);
 118         netctl |= MACB_BIT(MPE);
 119         macb_writel(macb, NCR, netctl);
 120
 121         frame = (MACB_BF(SOF, 1)
 122                  | MACB_BF(RW, 1)
 123                  | MACB_BF(PHYA, macb->phy_addr)
 124                  | MACB_BF(REGA, reg)
 125                  | MACB_BF(CODE, 2)
 126                  | MACB_BF(DATA, value));
 127         macb_writel(macb, MAN, frame);
 128
 129         do {
 130                 netstat = macb_readl(macb, NSR);
 131         } while (!(netstat & MACB_BIT(IDLE)));
 132
 133         netctl = macb_readl(macb, NCR);
 134         netctl &= ~MACB_BIT(MPE);
 135         macb_writel(macb, NCR, netctl);
 136 }
 137
 138 static u16 macb_mdio_read(struct macb_device *macb, u8 reg)
 139 {
 140         unsigned long netctl;
 141         unsigned long netstat;
 142         unsigned long frame;
 143
 144         netctl = macb_readl(macb, NCR);
 145         netctl |= MACB_BIT(MPE);
 146         macb_writel(macb, NCR, netctl);
 147
 148         frame = (MACB_BF(SOF, 1)
 149                  | MACB_BF(RW, 2)
 150                  | MACB_BF(PHYA, macb->phy_addr)
 151                  | MACB_BF(REGA, reg)
 152                  | MACB_BF(CODE, 2));
 153         macb_writel(macb, MAN, frame);
 154
 155         do {
 156                 netstat = macb_readl(macb, NSR);
 157         } while (!(netstat & MACB_BIT(IDLE)));
 158
 159         frame = macb_readl(macb, MAN);
 160
 161         netctl = macb_readl(macb, NCR);
 162         netctl &= ~MACB_BIT(MPE);
 163         macb_writel(macb, NCR, netctl);
 164
 165         return MACB_BFEXT(DATA, frame);
 166 }
 167
 168 #if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NET) || defined(CONFIG_CMD_NET)
 169
 170 static int macb_send(struct eth_device *netdev, volatile void *packet,
 171                      int length)
 172 {
 173         struct macb_device *macb = to_macb(netdev);
 174         unsigned long paddr, ctrl;
 175         unsigned int tx_head = macb->tx_head;
 176         int i;
 177
 178         paddr = dma_map_single(packet, length, DMA_TO_DEVICE);
 179
 180         ctrl = length & TXBUF_FRMLEN_MASK;
 181         ctrl |= TXBUF_FRAME_END;
 182         if (tx_head == (CFG_MACB_TX_RING_SIZE - 1)) {
 183                 ctrl |= TXBUF_WRAP;
 184                 macb->tx_head = 0;
 185         } else
 186                 macb->tx_head++;
 187
 188         macb->tx_ring[tx_head].ctrl = ctrl;
 189         macb->tx_ring[tx_head].addr = paddr;
 190         macb_writel(macb, NCR, MACB_BIT(TE) | MACB_BIT(RE) | MACB_BIT(TSTART));
 191
 192         /*
 193          * I guess this is necessary because the networking core may
 194          * re-use the transmit buffer as soon as we return...
 195          */
 196         i = 0;
 197         while (!(macb->tx_ring[tx_head].ctrl & TXBUF_USED)) {
 198                 if (i > CFG_MACB_TX_TIMEOUT) {
 199                         printf("%s: TX timeout\n", netdev->name);
 200                         break;
 201                 }
 202                 udelay(1);
 203                 i++;
 204         }
 205
 206         dma_unmap_single(packet, length, paddr);
 207
 208         if (i <= CFG_MACB_TX_TIMEOUT) {
 209                 ctrl = macb->tx_ring[tx_head].ctrl;
 210                 if (ctrl & TXBUF_UNDERRUN)
 211                         printf("%s: TX underrun\n", netdev->name);
 212                 if (ctrl & TXBUF_EXHAUSTED)
 213                         printf("%s: TX buffers exhausted in mid frame\n",
 214                                netdev->name);
 215         }
 216
 217         /* No one cares anyway */
 218         return 0;
 219 }
 220
 221 static void reclaim_rx_buffers(struct macb_device *macb,
 222                                unsigned int new_tail)
 223 {
 224         unsigned int i;
 225
 226         i = macb->rx_tail;
 227         while (i > new_tail) {
 228                 macb->rx_ring[i].addr &= ~RXADDR_USED;
 229                 i++;
 230                 if (i > CFG_MACB_RX_RING_SIZE)
 231                         i = 0;
 232         }
 233
 234         while (i < new_tail) {
 235                 macb->rx_ring[i].addr &= ~RXADDR_USED;
 236                 i++;
 237         }
 238
 239         macb->rx_tail = new_tail;
 240 }
 241
 242 static int macb_recv(struct eth_device *netdev)
 243 {
 244         struct macb_device *macb = to_macb(netdev);
 245         unsigned int rx_tail = macb->rx_tail;
 246         void *buffer;
 247         int length;
 248         int wrapped = 0;
 249         u32 status;
 250
 251         for (;;) {
 252                 if (!(macb->rx_ring[rx_tail].addr & RXADDR_USED))
 253                         return -1;
 254
 255                 status = macb->rx_ring[rx_tail].ctrl;
 256                 if (status & RXBUF_FRAME_START) {
 257                         if (rx_tail != macb->rx_tail)
 258                                 reclaim_rx_buffers(macb, rx_tail);
 259                         wrapped = 0;
 260                 }
 261
 262                 if (status & RXBUF_FRAME_END) {
 263                         buffer = macb->rx_buffer + 128 * macb->rx_tail;
 264                         length = status & RXBUF_FRMLEN_MASK;
 265                         if (wrapped) {
 266                                 unsigned int headlen, taillen;
 267
 268                                 headlen = 128 * (CFG_MACB_RX_RING_SIZE
 269                                                  - macb->rx_tail);
 270                                 taillen = length - headlen;
 271                                 memcpy((void *)NetRxPackets[0],
 272                                        buffer, headlen);
 273                                 memcpy((void *)NetRxPackets[0] + headlen,
 274                                        macb->rx_buffer, taillen);
 275                                 buffer = (void *)NetRxPackets[0];
 276                         }
 277
 278                         NetReceive(buffer, length);
 279                         if (++rx_tail >= CFG_MACB_RX_RING_SIZE)
 280                                 rx_tail = 0;
 281                         reclaim_rx_buffers(macb, rx_tail);
 282                 } else {
 283                         if (++rx_tail >= CFG_MACB_RX_RING_SIZE) {
 284                                 wrapped = 1;
 285                                 rx_tail = 0;
 286                         }
 287                 }
 288         }
 289
 290         return 0;
 291 }
 292
 293 static int macb_phy_init(struct macb_device *macb)
 294 {
 295         struct eth_device *netdev = &macb->netdev;
 296         u32 ncfgr;
 297         u16 phy_id, status, adv, lpa;
 298         int media, speed, duplex;
 299         int i;
 300
 301         /* Check if the PHY is up to snuff... */
 302         phy_id = macb_mdio_read(macb, MII_PHYSID1);
 303         if (phy_id == 0xffff) {
 304                 printf("%s: No PHY present\n", netdev->name);
 305                 return 0;
 306         }
 307
 308         adv = ADVERTISE_CSMA | ADVERTISE_ALL;
 309         macb_mdio_write(macb, MII_ADVERTISE, adv);
 310         printf("%s: Starting autonegotiation...\n", netdev->name);
 311         macb_mdio_write(macb, MII_BMCR, (BMCR_ANENABLE
 312                                          | BMCR_ANRESTART));
 313
 314 #if 0
 315         for (i = 0; i < 9; i++)
 316                 printf("mii%d: 0x%04x\n", i, macb_mdio_read(macb, i));
 317 #endif
 318
 319         for (i = 0; i < CFG_MACB_AUTONEG_TIMEOUT / 100; i++) {
 320                 status = macb_mdio_read(macb, MII_BMSR);
 321                 if (status & BMSR_ANEGCOMPLETE)
 322                         break;
 323                 udelay(100);
 324         }
 325
 326         if (status & BMSR_ANEGCOMPLETE)
 327                 printf("%s: Autonegotiation complete\n", netdev->name);
 328         else
 329                 printf("%s: Autonegotiation timed out (status=0x%04x)\n",
 330                        netdev->name, status);
 331
 332         if (!(status & BMSR_LSTATUS)) {
 333                 for (i = 0; i < CFG_MACB_AUTONEG_TIMEOUT / 100; i++) {
 334                         udelay(100);
 335                         status = macb_mdio_read(macb, MII_BMSR);
 336                         if (status & BMSR_LSTATUS)
 337                                 break;
 338                 }
 339         }
 340
 341         if (!(status & BMSR_LSTATUS)) {
 342                 printf("%s: link down (status: 0x%04x)\n",
 343                        netdev->name, status);
 344                 return 0;
 345         } else {
 346                 lpa = macb_mdio_read(macb, MII_LPA);
 347                 media = mii_nway_result(lpa & adv);
 348                 speed = (media & (ADVERTISE_100FULL | ADVERTISE_100HALF)
 349                          ? 1 : 0);
 350                 duplex = (media & ADVERTISE_FULL) ? 1 : 0;
 351                 printf("%s: link up, %sMbps %s-duplex (lpa: 0x%04x)\n",
 352                        netdev->name,
 353                        speed ? "100" : "10",
 354                        duplex ? "full" : "half",
 355                        lpa);
 356
 357                 ncfgr = macb_readl(macb, NCFGR);
 358                 ncfgr &= ~(MACB_BIT(SPD) | MACB_BIT(FD));
 359                 if (speed)
 360                         ncfgr |= MACB_BIT(SPD);
 361                 if (duplex)
 362                         ncfgr |= MACB_BIT(FD);
 363                 macb_writel(macb, NCFGR, ncfgr);
 364                 return 1;
 365         }
 366 }
 367
 368 static int macb_init(struct eth_device *netdev, bd_t *bd)
 369 {
 370         struct macb_device *macb = to_macb(netdev);
 371         unsigned long paddr;
 372         u32 hwaddr_bottom;
 373         u16 hwaddr_top;
 374         int i;
 375
 376         /*
 377          * macb_halt should have been called at some point before now,
 378          * so we'll assume the controller is idle.
 379          */
 380
 381         /* initialize DMA descriptors */
 382         paddr = macb->rx_buffer_dma;
 383         for (i = 0; i < CFG_MACB_RX_RING_SIZE; i++) {
 384                 if (i == (CFG_MACB_RX_RING_SIZE - 1))
 385                         paddr |= RXADDR_WRAP;
 386                 macb->rx_ring[i].addr = paddr;
 387                 macb->rx_ring[i].ctrl = 0;
 388                 paddr += 128;
 389         }
 390         for (i = 0; i < CFG_MACB_TX_RING_SIZE; i++) {
 391                 macb->tx_ring[i].addr = 0;
 392                 if (i == (CFG_MACB_TX_RING_SIZE - 1))
 393                         macb->tx_ring[i].ctrl = TXBUF_USED | TXBUF_WRAP;
 394                 else
 395                         macb->tx_ring[i].ctrl = TXBUF_USED;
 396         }
 397         macb->rx_tail = macb->tx_head = macb->tx_tail = 0;
 398
 399         macb_writel(macb, RBQP, macb->rx_ring_dma);
 400         macb_writel(macb, TBQP, macb->tx_ring_dma);
 401
 402         /* set hardware address */
 403         hwaddr_bottom = cpu_to_le32(*((u32 *)netdev->enetaddr));
 404         macb_writel(macb, SA1B, hwaddr_bottom);
 405         hwaddr_top = cpu_to_le16(*((u16 *)(netdev->enetaddr + 4)));
 406         macb_writel(macb, SA1T, hwaddr_top);
 407
 408         /* choose RMII or MII mode. This depends on the board */
 409 #ifdef CONFIG_RMII
 410         macb_writel(macb, USRIO, 0);
 411 #else
 412         macb_writel(macb, USRIO, MACB_BIT(MII));
 413 #endif
 414
 415         if (!macb_phy_init(macb))
 416                 return 0;
 417
 418         /* Enable TX and RX */
 419         macb_writel(macb, NCR, MACB_BIT(TE) | MACB_BIT(RE));
 420
 421         return 1;
 422 }
 423
 424 static void macb_halt(struct eth_device *netdev)
 425 {
 426         struct macb_device *macb = to_macb(netdev);
 427         u32 ncr, tsr;
 428
 429         /* Halt the controller and wait for any ongoing transmission to end. */
 430         ncr = macb_readl(macb, NCR);
 431         ncr |= MACB_BIT(THALT);
 432         macb_writel(macb, NCR, ncr);
 433
 434         do {
 435                 tsr = macb_readl(macb, TSR);
 436         } while (tsr & MACB_BIT(TGO));
 437
 438         /* Disable TX and RX, and clear statistics */
 439         macb_writel(macb, NCR, MACB_BIT(CLRSTAT));
 440 }
 441
 442 int macb_eth_initialize(int id, void *regs, unsigned int phy_addr)
 443 {
 444         struct macb_device *macb;
 445         struct eth_device *netdev;
 446         unsigned long macb_hz;
 447         u32 ncfgr;
 448
 449         macb = malloc(sizeof(struct macb_device));
 450         if (!macb) {
 451                 printf("Error: Failed to allocate memory for MACB%d\n", id);
 452                 return -1;
 453         }
 454         memset(macb, 0, sizeof(struct macb_device));
 455
 456         netdev = &macb->netdev;
 457
 458         macb->rx_buffer = dma_alloc_coherent(CFG_MACB_RX_BUFFER_SIZE,
 459                                              &macb->rx_buffer_dma);
 460         macb->rx_ring = dma_alloc_coherent(CFG_MACB_RX_RING_SIZE
 461                                            * sizeof(struct macb_dma_desc),
 462                                            &macb->rx_ring_dma);
 463         macb->tx_ring = dma_alloc_coherent(CFG_MACB_TX_RING_SIZE
 464                                            * sizeof(struct macb_dma_desc),
 465                                            &macb->tx_ring_dma);
 466
 467         macb->regs = regs;
 468         macb->phy_addr = phy_addr;
 469
 470         sprintf(netdev->name, "macb%d", id);
 471         netdev->init = macb_init;
 472         netdev->halt = macb_halt;
 473         netdev->send = macb_send;
 474         netdev->recv = macb_recv;
 475
 476         /*
 477          * Do some basic initialization so that we at least can talk
 478          * to the PHY
 479          */
 480         macb_hz = get_macb_pclk_rate(id);
 481         if (macb_hz < 20000000)
 482                 ncfgr = MACB_BF(CLK, MACB_CLK_DIV8);
 483         else if (macb_hz < 40000000)
 484                 ncfgr = MACB_BF(CLK, MACB_CLK_DIV16);
 485         else if (macb_hz < 80000000)
 486                 ncfgr = MACB_BF(CLK, MACB_CLK_DIV32);
 487         else
 488                 ncfgr = MACB_BF(CLK, MACB_CLK_DIV64);
 489
 490         macb_writel(macb, NCFGR, ncfgr);
 491
 492         eth_register(netdev);
 493
 494         return 0;
 495 }
 496
 497 #endif /* (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_NET) */
 498
 499 #if (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_MII) || defined(CONFIG_CMD_MII)
 500
 501 int miiphy_read(unsigned char addr, unsigned char reg, unsigned short *value)
 502 {
 503         unsigned long netctl;
 504         unsigned long netstat;
 505         unsigned long frame;
 506         int iflag;
 507
 508         iflag = disable_interrupts();
 509         netctl = macb_readl(&macb, EMACB_NCR);
 510         netctl |= MACB_BIT(MPE);
 511         macb_writel(&macb, EMACB_NCR, netctl);
 512         if (iflag)
 513                 enable_interrupts();
 514
 515         frame = (MACB_BF(SOF, 1)
 516                  | MACB_BF(RW, 2)
 517                  | MACB_BF(PHYA, addr)
 518                  | MACB_BF(REGA, reg)
 519                  | MACB_BF(CODE, 2));
 520         macb_writel(&macb, EMACB_MAN, frame);
 521
 522         do {
 523                 netstat = macb_readl(&macb, EMACB_NSR);
 524         } while (!(netstat & MACB_BIT(IDLE)));
 525
 526         frame = macb_readl(&macb, EMACB_MAN);
 527         *value = MACB_BFEXT(DATA, frame);
 528
 529         iflag = disable_interrupts();
 530         netctl = macb_readl(&macb, EMACB_NCR);
 531         netctl &= ~MACB_BIT(MPE);
 532         macb_writel(&macb, EMACB_NCR, netctl);
 533         if (iflag)
 534                 enable_interrupts();
 535
 536         return 0;
 537 }
 538
 539 int miiphy_write(unsigned char addr, unsigned char reg, unsigned short value)
 540 {
 541         unsigned long netctl;
 542         unsigned long netstat;
 543         unsigned long frame;
 544         int iflag;
 545
 546         iflag = disable_interrupts();
 547         netctl = macb_readl(&macb, EMACB_NCR);
 548         netctl |= MACB_BIT(MPE);
 549         macb_writel(&macb, EMACB_NCR, netctl);
 550         if (iflag)
 551                 enable_interrupts();
 552
 553         frame = (MACB_BF(SOF, 1)
 554                  | MACB_BF(RW, 1)
 555                  | MACB_BF(PHYA, addr)
 556                  | MACB_BF(REGA, reg)
 557                  | MACB_BF(CODE, 2)
 558                  | MACB_BF(DATA, value));
 559         macb_writel(&macb, EMACB_MAN, frame);
 560
 561         do {
 562                 netstat = macb_readl(&macb, EMACB_NSR);
 563         } while (!(netstat & MACB_BIT(IDLE)));
 564
 565         iflag = disable_interrupts();
 566         netctl = macb_readl(&macb, EMACB_NCR);
 567         netctl &= ~MACB_BIT(MPE);
 568         macb_writel(&macb, EMACB_NCR, netctl);
 569         if (iflag)
 570                 enable_interrupts();
 571
 572         return 0;
 573 }
 574
 575 #endif /* (CONFIG_COMMANDS & CFG_CMD_MII) */
 576
 577 #endif /* CONFIG_MACB */