iio: light: add driver for MAX44009
authorRobert Eshleman <bobbyeshleman@gmail.com>
Thu, 31 Jan 2019 15:29:01 +0000 (07:29 -0800)
committerJonathan Cameron <Jonathan.Cameron@huawei.com>
Sat, 2 Feb 2019 15:47:46 +0000 (15:47 +0000)
The MAX44009 is a low-power ambient light sensor from Maxim
Integrated. It differs from the MAX44000 in that it doesn't have
proximity sensing and that it requires far less current (1 micro-amp
vs 5 micro-amps). The register mapping and feature set between the
two are different enough to require a new driver for the MAX44009.

Developed and tested with a BeagleBone Black and UDOO Neo (i.MX6SX)

Supported features:

* Reading lux (processed value)

* Rising and falling illuminance threshold
  events

* Configuring integration time

https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX44009.pdf

Signed-off-by: Robert Eshleman <bobbyeshleman@gmail.com>
Signed-off-by: Jonathan Cameron <Jonathan.Cameron@huawei.com>
drivers/iio/light/Kconfig
drivers/iio/light/Makefile
drivers/iio/light/max44009.c [new file with mode: 0644]

index 36f4584..5190eac 100644 (file)
@@ -299,6 +299,16 @@ config MAX44000
         To compile this driver as a module, choose M here:
         the module will be called max44000.
 
+config MAX44009
+       tristate "MAX44009 Ambient Light Sensor"
+       depends on I2C
+       help
+        Say Y here if you want to build support for Maxim Integrated's
+        MAX44009 ambient light sensor device.
+
+        To compile this driver as a module, choose M here:
+        the module will be called max44009.
+
 config OPT3001
        tristate "Texas Instruments OPT3001 Light Sensor"
        depends on I2C
index 286bf39..e40794f 100644 (file)
@@ -28,6 +28,7 @@ obj-$(CONFIG_SENSORS_LM3533)  += lm3533-als.o
 obj-$(CONFIG_LTR501)           += ltr501.o
 obj-$(CONFIG_LV0104CS)         += lv0104cs.o
 obj-$(CONFIG_MAX44000)         += max44000.o
+obj-$(CONFIG_MAX44009)         += max44009.o
 obj-$(CONFIG_OPT3001)          += opt3001.o
 obj-$(CONFIG_PA12203001)       += pa12203001.o
 obj-$(CONFIG_RPR0521)          += rpr0521.o
diff --git a/drivers/iio/light/max44009.c b/drivers/iio/light/max44009.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..00ba154
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,555 @@
+// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
+/*
+ * max44009.c - Support for MAX44009 Ambient Light Sensor
+ *
+ * Copyright (c) 2019 Robert Eshleman <bobbyeshleman@gmail.com>
+ *
+ * Datasheet: https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX44009.pdf
+ *
+ * TODO: Support continuous mode and configuring from manual mode to
+ *      automatic mode.
+ *
+ * Default I2C address: 0x4a
+ */
+
+#include <linux/init.h>
+#include <linux/kernel.h>
+#include <linux/bits.h>
+#include <linux/i2c.h>
+#include <linux/iio/events.h>
+#include <linux/iio/iio.h>
+#include <linux/iio/sysfs.h>
+#include <linux/interrupt.h>
+#include <linux/module.h>
+#include <linux/util_macros.h>
+
+#define MAX44009_DRV_NAME "max44009"
+
+/* Registers in datasheet order */
+#define MAX44009_REG_INT_STATUS 0x0
+#define MAX44009_REG_INT_EN 0x1
+#define MAX44009_REG_CFG 0x2
+#define MAX44009_REG_LUX_HI 0x3
+#define MAX44009_REG_LUX_LO 0x4
+#define MAX44009_REG_UPPER_THR 0x5
+#define MAX44009_REG_LOWER_THR 0x6
+#define MAX44009_REG_THR_TIMER 0x7
+
+#define MAX44009_CFG_TIM_MASK GENMASK(2, 0)
+#define MAX44009_CFG_MAN_MODE_MASK BIT(6)
+
+/* The maximum rising threshold for the max44009 */
+#define MAX44009_MAXIMUM_THRESHOLD 7520256
+
+#define MAX44009_THRESH_EXP_MASK (0xf << 4)
+#define MAX44009_THRESH_EXP_RSHIFT 4
+#define MAX44009_THRESH_MANT_LSHIFT 4
+#define MAX44009_THRESH_MANT_MASK 0xf
+
+#define MAX44009_UPPER_THR_MINIMUM 15
+
+/* The max44009 always scales raw readings by 0.045 and is non-configurable */
+#define MAX44009_SCALE_NUMERATOR 45
+#define MAX44009_SCALE_DENOMINATOR 1000
+
+/* The fixed-point fractional multiplier for de-scaling threshold values */
+#define MAX44009_FRACT_MULT 1000000
+
+static const u32 max44009_int_time_ns_array[] = {
+       800000000,
+       400000000,
+       200000000,
+       100000000,
+       50000000, /* Manual mode only */
+       25000000, /* Manual mode only */
+       12500000, /* Manual mode only */
+       6250000,  /* Manual mode only */
+};
+
+static const char max44009_int_time_str[] =
+       "0.8 "
+       "0.4 "
+       "0.2 "
+       "0.1 "
+       "0.05 "
+       "0.025 "
+       "0.0125 "
+       "0.00625";
+
+struct max44009_data {
+       struct i2c_client *client;
+       struct mutex lock;
+};
+
+static const struct iio_event_spec max44009_event_spec[] = {
+       {
+               .type = IIO_EV_TYPE_THRESH,
+               .dir = IIO_EV_DIR_RISING,
+               .mask_separate = BIT(IIO_EV_INFO_VALUE) |
+                                BIT(IIO_EV_INFO_ENABLE),
+       },
+       {
+               .type = IIO_EV_TYPE_THRESH,
+               .dir = IIO_EV_DIR_FALLING,
+               .mask_separate = BIT(IIO_EV_INFO_VALUE) |
+                                BIT(IIO_EV_INFO_ENABLE),
+       },
+};
+
+static const struct iio_chan_spec max44009_channels[] = {
+       {
+               .type = IIO_LIGHT,
+               .info_mask_separate = BIT(IIO_CHAN_INFO_PROCESSED) |
+                                     BIT(IIO_CHAN_INFO_INT_TIME),
+               .event_spec = max44009_event_spec,
+               .num_event_specs = ARRAY_SIZE(max44009_event_spec),
+       },
+};
+
+static int max44009_read_int_time(struct max44009_data *data)
+{
+
+       int ret = i2c_smbus_read_byte_data(data->client, MAX44009_REG_CFG);
+
+       if (ret < 0)
+               return ret;
+
+       return max44009_int_time_ns_array[ret & MAX44009_CFG_TIM_MASK];
+}
+
+static int max44009_write_int_time(struct max44009_data *data,
+                                  int val, int val2)
+{
+       struct i2c_client *client = data->client;
+       int ret, int_time, config;
+       s64 ns;
+
+       ns = val * NSEC_PER_SEC + val2;
+       int_time = find_closest_descending(
+                       ns,
+                       max44009_int_time_ns_array,
+                       ARRAY_SIZE(max44009_int_time_ns_array));
+
+       ret = i2c_smbus_read_byte_data(client, MAX44009_REG_CFG);
+       if (ret < 0)
+               return ret;
+
+       config = ret;
+       config &= int_time;
+
+       /*
+        * To set the integration time, the device must also be in manual
+        * mode.
+        */
+       config |= MAX44009_CFG_MAN_MODE_MASK;
+
+       return i2c_smbus_write_byte_data(client, MAX44009_REG_CFG, config);
+}
+
+static int max44009_write_raw(struct iio_dev *indio_dev,
+                             struct iio_chan_spec const *chan, int val,
+                             int val2, long mask)
+{
+       struct max44009_data *data = iio_priv(indio_dev);
+       int ret;
+
+       if (mask == IIO_CHAN_INFO_INT_TIME && chan->type == IIO_LIGHT) {
+               mutex_lock(&data->lock);
+               ret = max44009_write_int_time(data, val, val2);
+               mutex_unlock(&data->lock);
+               return ret;
+       }
+       return -EINVAL;
+}
+
+static int max44009_write_raw_get_fmt(struct iio_dev *indio_dev,
+                                     struct iio_chan_spec const *chan,
+                                     long mask)
+{
+       return IIO_VAL_INT_PLUS_NANO;
+}
+
+static int max44009_lux_raw(u8 hi, u8 lo)
+{
+       int mantissa;
+       int exponent;
+
+       /*
+        * The mantissa consists of the low nibble of the Lux High Byte
+        * and the low nibble of the Lux Low Byte.
+        */
+       mantissa = ((hi & 0xf) << 4) | (lo & 0xf);
+
+       /* The exponent byte is just the upper nibble of the Lux High Byte */
+       exponent = (hi >> 4) & 0xf;
+
+       /*
+        * The exponent value is base 2 to the power of the raw exponent byte.
+        */
+       exponent = 1 << exponent;
+
+       return exponent * mantissa;
+}
+
+#define MAX44009_READ_LUX_XFER_LEN (4)
+
+static int max44009_read_lux_raw(struct max44009_data *data)
+{
+       int ret;
+       u8 hireg = MAX44009_REG_LUX_HI;
+       u8 loreg = MAX44009_REG_LUX_LO;
+       u8 lo = 0;
+       u8 hi = 0;
+
+       struct i2c_msg msgs[] = {
+               {
+                       .addr = data->client->addr,
+                       .flags = 0,
+                       .len = sizeof(hireg),
+                       .buf = &hireg,
+               },
+               {
+                       .addr = data->client->addr,
+                       .flags = I2C_M_RD,
+                       .len = sizeof(hi),
+                       .buf = &hi,
+               },
+               {
+                       .addr = data->client->addr,
+                       .flags = 0,
+                       .len = sizeof(loreg),
+                       .buf = &loreg,
+               },
+               {
+                       .addr = data->client->addr,
+                       .flags = I2C_M_RD,
+                       .len = sizeof(lo),
+                       .buf = &lo,
+               }
+       };
+
+       /*
+        * Use i2c_transfer instead of smbus read because i2c_transfer
+        * does NOT use a stop bit between address write and data read.
+        * Using a stop bit causes disjoint upper/lower byte reads and
+        * reduces accuracy.
+        */
+       ret = i2c_transfer(data->client->adapter,
+                          msgs, MAX44009_READ_LUX_XFER_LEN);
+
+       if (ret != MAX44009_READ_LUX_XFER_LEN)
+               return -EIO;
+
+       return max44009_lux_raw(hi, lo);
+}
+
+static int max44009_read_raw(struct iio_dev *indio_dev,
+                            struct iio_chan_spec const *chan, int *val,
+                            int *val2, long mask)
+{
+       struct max44009_data *data = iio_priv(indio_dev);
+       int lux_raw;
+       int ret;
+
+       switch (mask) {
+       case IIO_CHAN_INFO_PROCESSED:
+               switch (chan->type) {
+               case IIO_LIGHT:
+                       ret = max44009_read_lux_raw(data);
+                       if (ret < 0)
+                               return ret;
+                       lux_raw = ret;
+
+                       *val = lux_raw * MAX44009_SCALE_NUMERATOR;
+                       *val2 = MAX44009_SCALE_DENOMINATOR;
+                       return IIO_VAL_FRACTIONAL;
+               default:
+                       return -EINVAL;
+               }
+       case IIO_CHAN_INFO_INT_TIME:
+               switch (chan->type) {
+               case IIO_LIGHT:
+                       ret = max44009_read_int_time(data);
+                       if (ret < 0)
+                               return ret;
+
+                       *val2 = ret;
+                       *val = 0;
+                       return IIO_VAL_INT_PLUS_NANO;
+               default:
+                       return -EINVAL;
+               }
+       default:
+               return -EINVAL;
+       }
+}
+
+static IIO_CONST_ATTR(illuminance_integration_time_available,
+                     max44009_int_time_str);
+
+static struct attribute *max44009_attributes[] = {
+       &iio_const_attr_illuminance_integration_time_available.dev_attr.attr,
+       NULL,
+};
+
+static const struct attribute_group max44009_attribute_group = {
+       .attrs = max44009_attributes,
+};
+
+static int max44009_threshold_byte_from_fraction(int integral, int fractional)
+{
+       int mantissa, exp;
+
+       if ((integral <= 0 && fractional <= 0) ||
+            integral > MAX44009_MAXIMUM_THRESHOLD ||
+            (integral == MAX44009_MAXIMUM_THRESHOLD && fractional != 0))
+               return -EINVAL;
+
+       /* Reverse scaling of fixed-point integral */
+       mantissa = integral * MAX44009_SCALE_DENOMINATOR;
+       mantissa /= MAX44009_SCALE_NUMERATOR;
+
+       /* Reverse scaling of fixed-point fractional */
+       mantissa += fractional / MAX44009_FRACT_MULT *
+                   (MAX44009_SCALE_DENOMINATOR / MAX44009_SCALE_NUMERATOR);
+
+       for (exp = 0; mantissa > 0xff; exp++)
+               mantissa >>= 1;
+
+       mantissa >>= 4;
+       mantissa &= 0xf;
+       exp <<= 4;
+
+       return exp | mantissa;
+}
+
+static int max44009_get_thr_reg(enum iio_event_direction dir)
+{
+       switch (dir) {
+       case IIO_EV_DIR_RISING:
+               return MAX44009_REG_UPPER_THR;
+       case IIO_EV_DIR_FALLING:
+               return MAX44009_REG_LOWER_THR;
+       default:
+               return -EINVAL;
+       }
+}
+
+static int max44009_write_event_value(struct iio_dev *indio_dev,
+                                     const struct iio_chan_spec *chan,
+                                     enum iio_event_type type,
+                                     enum iio_event_direction dir,
+                                     enum iio_event_info info,
+                                     int val, int val2)
+{
+       struct max44009_data *data = iio_priv(indio_dev);
+       int reg, threshold;
+
+       if (info != IIO_EV_INFO_VALUE || chan->type != IIO_LIGHT)
+               return -EINVAL;
+
+       threshold = max44009_threshold_byte_from_fraction(val, val2);
+       if (threshold < 0)
+               return threshold;
+
+       reg = max44009_get_thr_reg(dir);
+       if (reg < 0)
+               return reg;
+
+       return i2c_smbus_write_byte_data(data->client, reg, threshold);
+}
+
+static int max44009_read_threshold(struct iio_dev *indio_dev,
+                                  enum iio_event_direction dir)
+{
+       struct max44009_data *data = iio_priv(indio_dev);
+       int byte, reg;
+       int mantissa, exponent;
+
+       reg = max44009_get_thr_reg(dir);
+       if (reg < 0)
+               return reg;
+
+       byte = i2c_smbus_read_byte_data(data->client, reg);
+       if (byte < 0)
+               return byte;
+
+       mantissa = byte & MAX44009_THRESH_MANT_MASK;
+       mantissa <<= MAX44009_THRESH_MANT_LSHIFT;
+
+       /*
+        * To get the upper threshold, always adds the minimum upper threshold
+        * value to the shifted byte value (see datasheet).
+        */
+       if (dir == IIO_EV_DIR_RISING)
+               mantissa += MAX44009_UPPER_THR_MINIMUM;
+
+       /*
+        * Exponent is base 2 to the power of the threshold exponent byte
+        * value
+        */
+       exponent = byte & MAX44009_THRESH_EXP_MASK;
+       exponent >>= MAX44009_THRESH_EXP_RSHIFT;
+
+       return (1 << exponent) * mantissa;
+}
+
+static int max44009_read_event_value(struct iio_dev *indio_dev,
+                                    const struct iio_chan_spec *chan,
+                                    enum iio_event_type type,
+                                    enum iio_event_direction dir,
+                                    enum iio_event_info info,
+                                    int *val, int *val2)
+{
+       int ret;
+       int threshold;
+
+       if (chan->type != IIO_LIGHT || type != IIO_EV_TYPE_THRESH)
+               return -EINVAL;
+
+       ret = max44009_read_threshold(indio_dev, dir);
+       if (ret < 0)
+               return ret;
+       threshold = ret;
+
+       *val = threshold * MAX44009_SCALE_NUMERATOR;
+       *val2 = MAX44009_SCALE_DENOMINATOR;
+
+       return IIO_VAL_FRACTIONAL;
+}
+
+static int max44009_write_event_config(struct iio_dev *indio_dev,
+                                      const struct iio_chan_spec *chan,
+                                      enum iio_event_type type,
+                                      enum iio_event_direction dir,
+                                      int state)
+{
+       struct max44009_data *data = iio_priv(indio_dev);
+       int ret;
+
+       if (chan->type != IIO_LIGHT || type != IIO_EV_TYPE_THRESH)
+               return -EINVAL;
+
+       ret = i2c_smbus_write_byte_data(data->client,
+                                       MAX44009_REG_INT_EN, state);
+       if (ret < 0)
+               return ret;
+
+       /*
+        * Set device to trigger interrupt immediately upon exceeding
+        * the threshold limit.
+        */
+       return i2c_smbus_write_byte_data(data->client,
+                                        MAX44009_REG_THR_TIMER, 0);
+}
+
+static int max44009_read_event_config(struct iio_dev *indio_dev,
+                                     const struct iio_chan_spec *chan,
+                                     enum iio_event_type type,
+                                     enum iio_event_direction dir)
+{
+       struct max44009_data *data = iio_priv(indio_dev);
+
+       if (chan->type != IIO_LIGHT || type != IIO_EV_TYPE_THRESH)
+               return -EINVAL;
+
+       return i2c_smbus_read_byte_data(data->client, MAX44009_REG_INT_EN);
+}
+
+static const struct iio_info max44009_info = {
+       .read_raw = max44009_read_raw,
+       .write_raw = max44009_write_raw,
+       .write_raw_get_fmt = max44009_write_raw_get_fmt,
+       .read_event_value = max44009_read_event_value,
+       .read_event_config = max44009_read_event_config,
+       .write_event_value = max44009_write_event_value,
+       .write_event_config = max44009_write_event_config,
+       .attrs = &max44009_attribute_group,
+};
+
+static irqreturn_t max44009_threaded_irq_handler(int irq, void *p)
+{
+       struct iio_dev *indio_dev = p;
+       struct max44009_data *data = iio_priv(indio_dev);
+       int ret;
+
+       ret = i2c_smbus_read_byte_data(data->client, MAX44009_REG_INT_STATUS);
+       if (ret) {
+               iio_push_event(indio_dev,
+                              IIO_UNMOD_EVENT_CODE(IIO_LIGHT, 0,
+                                                   IIO_EV_TYPE_THRESH,
+                                                   IIO_EV_DIR_EITHER),
+                              iio_get_time_ns(indio_dev));
+
+               return IRQ_HANDLED;
+       }
+
+       return IRQ_NONE;
+}
+
+static int max44009_probe(struct i2c_client *client,
+                         const struct i2c_device_id *id)
+{
+       struct max44009_data *data;
+       struct iio_dev *indio_dev;
+       int ret;
+
+       indio_dev = devm_iio_device_alloc(&client->dev, sizeof(*data));
+       if (!indio_dev)
+               return -ENOMEM;
+
+       data = iio_priv(indio_dev);
+       i2c_set_clientdata(client, indio_dev);
+       data->client = client;
+       indio_dev->dev.parent = &client->dev;
+       indio_dev->info = &max44009_info;
+       indio_dev->modes = INDIO_DIRECT_MODE;
+       indio_dev->name = MAX44009_DRV_NAME;
+       indio_dev->channels = max44009_channels;
+       indio_dev->num_channels = ARRAY_SIZE(max44009_channels);
+       mutex_init(&data->lock);
+
+       /* Clear any stale interrupt bit */
+       ret = i2c_smbus_read_byte_data(client, MAX44009_REG_CFG);
+       if (ret < 0)
+               return ret;
+
+       if (client->irq > 0) {
+               ret = devm_request_threaded_irq(&client->dev, client->irq,
+                                               NULL,
+                                               max44009_threaded_irq_handler,
+                                               IRQF_TRIGGER_FALLING |
+                                               IRQF_ONESHOT | IRQF_SHARED,
+                                               "max44009_event",
+                                               indio_dev);
+               if (ret < 0)
+                       return ret;
+       }
+
+       return devm_iio_device_register(&client->dev, indio_dev);
+}
+
+static const struct i2c_device_id max44009_id[] = {
+       { "max44009", 0 },
+       { }
+};
+MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, max44009_id);
+
+static struct i2c_driver max44009_driver = {
+       .driver = {
+               .name = MAX44009_DRV_NAME,
+       },
+       .probe = max44009_probe,
+       .id_table = max44009_id,
+};
+module_i2c_driver(max44009_driver);
+
+static const struct of_device_id max44009_of_match[] = {
+       { .compatible = "maxim,max44009" },
+       { }
+};
+MODULE_DEVICE_TABLE(of, max44009_of_match);
+
+MODULE_AUTHOR("Robert Eshleman <bobbyeshleman@gmail.com>");
+MODULE_LICENSE("GPL v2");
+MODULE_DESCRIPTION("MAX44009 ambient light sensor driver");