drivers/i2c/busses/i2c-riic.c

   1 /*
   2  * Renesas RIIC driver
   3  *
   4  * Copyright (C) 2013 Wolfram Sang <wsa@sang-engineering.com>
   5  * Copyright (C) 2013 Renesas Solutions Corp.
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
   8  * under the terms of the GNU General Public License version 2 as published by
   9  * the Free Software Foundation.
  10  */
  11
  12 /*
  13  * This i2c core has a lot of interrupts, namely 8. We use their chaining as
  14  * some kind of state machine.
  15  *
  16  * 1) The main xfer routine kicks off a transmission by putting the start bit
  17  * (or repeated start) on the bus and enabling the transmit interrupt (TIE)
  18  * since we need to send the slave address + RW bit in every case.
  19  *
  20  * 2) TIE sends slave address + RW bit and selects how to continue.
  21  *
  22  * 3a) Write case: We keep utilizing TIE as long as we have data to send. If we
  23  * are done, we switch over to the transmission done interrupt (TEIE) and mark
  24  * the message as completed (includes sending STOP) there.
  25  *
  26  * 3b) Read case: We switch over to receive interrupt (RIE). One dummy read is
  27  * needed to start clocking, then we keep receiving until we are done. Note
  28  * that we use the RDRFS mode all the time, i.e. we ACK/NACK every byte by
  29  * writing to the ACKBT bit. I tried using the RDRFS mode only at the end of a
  30  * message to create the final NACK as sketched in the datasheet. This caused
  31  * some subtle races (when byte n was processed and byte n+1 was already
  32  * waiting), though, and I started with the safe approach.
  33  *
  34  * 4) If we got a NACK somewhere, we flag the error and stop the transmission
  35  * via NAKIE.
  36  *
  37  * Also check the comments in the interrupt routines for some gory details.
  38  */
  39
  40 #include <linux/clk.h>
  41 #include <linux/completion.h>
  42 #include <linux/err.h>
  43 #include <linux/i2c.h>
  44 #include <linux/interrupt.h>
  45 #include <linux/io.h>
  46 #include <linux/module.h>
  47 #include <linux/of.h>
  48 #include <linux/platform_device.h>
  49
  50 #define RIIC_ICCR1      0x00
  51 #define RIIC_ICCR2      0x04
  52 #define RIIC_ICMR1      0x08
  53 #define RIIC_ICMR3      0x10
  54 #define RIIC_ICSER      0x18
  55 #define RIIC_ICIER      0x1c
  56 #define RIIC_ICSR2      0x24
  57 #define RIIC_ICBRL      0x34
  58 #define RIIC_ICBRH      0x38
  59 #define RIIC_ICDRT      0x3c
  60 #define RIIC_ICDRR      0x40
  61
  62 #define ICCR1_ICE       0x80
  63 #define ICCR1_IICRST    0x40
  64 #define ICCR1_SOWP      0x10
  65
  66 #define ICCR2_BBSY      0x80
  67 #define ICCR2_SP        0x08
  68 #define ICCR2_RS        0x04
  69 #define ICCR2_ST        0x02
  70
  71 #define ICMR1_CKS_MASK  0x70
  72 #define ICMR1_BCWP      0x08
  73 #define ICMR1_CKS(_x)   ((((_x) << 4) & ICMR1_CKS_MASK) | ICMR1_BCWP)
  74
  75 #define ICMR3_RDRFS     0x20
  76 #define ICMR3_ACKWP     0x10
  77 #define ICMR3_ACKBT     0x08
  78
  79 #define ICIER_TIE       0x80
  80 #define ICIER_TEIE      0x40
  81 #define ICIER_RIE       0x20
  82 #define ICIER_NAKIE     0x10
  83 #define ICIER_SPIE      0x08
  84
  85 #define ICSR2_NACKF     0x10
  86
  87 /* ICBRx (@ PCLK 33MHz) */
  88 #define ICBR_RESERVED   0xe0 /* Should be 1 on writes */
  89 #define ICBRL_SP100K    (19 | ICBR_RESERVED)
  90 #define ICBRH_SP100K    (16 | ICBR_RESERVED)
  91 #define ICBRL_SP400K    (21 | ICBR_RESERVED)
  92 #define ICBRH_SP400K    (9 | ICBR_RESERVED)
  93
  94 #define RIIC_INIT_MSG   -1
  95
  96 struct riic_dev {
  97         void __iomem *base;
  98         u8 *buf;
  99         struct i2c_msg *msg;
 100         int bytes_left;
 101         int err;
 102         int is_last;
 103         struct completion msg_done;
 104         struct i2c_adapter adapter;
 105         struct clk *clk;
 106 };
 107
 108 struct riic_irq_desc {
 109         int res_num;
 110         irq_handler_t isr;
 111         char *name;
 112 };
 113
 114 static inline void riic_clear_set_bit(struct riic_dev *riic, u8 clear, u8 set, u8 reg)
 115 {
 116         writeb((readb(riic->base + reg) & ~clear) | set, riic->base + reg);
 117 }
 118
 119 static int riic_xfer(struct i2c_adapter *adap, struct i2c_msg msgs[], int num)
 120 {
 121         struct riic_dev *riic = i2c_get_adapdata(adap);
 122         unsigned long time_left;
 123         int i, ret;
 124         u8 start_bit;
 125
 126         ret = clk_prepare_enable(riic->clk);
 127         if (ret)
 128                 return ret;
 129
 130         if (readb(riic->base + RIIC_ICCR2) & ICCR2_BBSY) {
 131                 riic->err = -EBUSY;
 132                 goto out;
 133         }
 134
 135         reinit_completion(&riic->msg_done);
 136         riic->err = 0;
 137
 138         writeb(0, riic->base + RIIC_ICSR2);
 139
 140         for (i = 0, start_bit = ICCR2_ST; i < num; i++) {
 141                 riic->bytes_left = RIIC_INIT_MSG;
 142                 riic->buf = msgs[i].buf;
 143                 riic->msg = &msgs[i];
 144                 riic->is_last = (i == num - 1);
 145
 146                 writeb(ICIER_NAKIE | ICIER_TIE, riic->base + RIIC_ICIER);
 147
 148                 writeb(start_bit, riic->base + RIIC_ICCR2);
 149
 150                 time_left = wait_for_completion_timeout(&riic->msg_done, riic->adapter.timeout);
 151                 if (time_left == 0)
 152                         riic->err = -ETIMEDOUT;
 153
 154                 if (riic->err)
 155                         break;
 156
 157                 start_bit = ICCR2_RS;
 158         }
 159
 160  out:
 161         clk_disable_unprepare(riic->clk);
 162
 163         return riic->err ?: num;
 164 }
 165
 166 static irqreturn_t riic_tdre_isr(int irq, void *data)
 167 {
 168         struct riic_dev *riic = data;
 169         u8 val;
 170
 171         if (!riic->bytes_left)
 172                 return IRQ_NONE;
 173
 174         if (riic->bytes_left == RIIC_INIT_MSG) {
 175                 val = !!(riic->msg->flags & I2C_M_RD);
 176                 if (val)
 177                         /* On read, switch over to receive interrupt */
 178                         riic_clear_set_bit(riic, ICIER_TIE, ICIER_RIE, RIIC_ICIER);
 179                 else
 180                         /* On write, initialize length */
 181                         riic->bytes_left = riic->msg->len;
 182
 183                 val |= (riic->msg->addr << 1);
 184         } else {
 185                 val = *riic->buf;
 186                 riic->buf++;
 187                 riic->bytes_left--;
 188         }
 189
 190         /*
 191          * Switch to transmission ended interrupt when done. Do check here
 192          * after bytes_left was initialized to support SMBUS_QUICK (new msg has
 193          * 0 length then)
 194          */
 195         if (riic->bytes_left == 0)
 196                 riic_clear_set_bit(riic, ICIER_TIE, ICIER_TEIE, RIIC_ICIER);
 197
 198         /*
 199          * This acks the TIE interrupt. We get another TIE immediately if our
 200          * value could be moved to the shadow shift register right away. So
 201          * this must be after updates to ICIER (where we want to disable TIE)!
 202          */
 203         writeb(val, riic->base + RIIC_ICDRT);
 204
 205         return IRQ_HANDLED;
 206 }
 207
 208 static irqreturn_t riic_tend_isr(int irq, void *data)
 209 {
 210         struct riic_dev *riic = data;
 211
 212         if (readb(riic->base + RIIC_ICSR2) & ICSR2_NACKF) {
 213                 /* We got a NACKIE */
 214                 readb(riic->base + RIIC_ICDRR); /* dummy read */
 215                 riic_clear_set_bit(riic, ICSR2_NACKF, 0, RIIC_ICSR2);
 216                 riic->err = -ENXIO;
 217         } else if (riic->bytes_left) {
 218                 return IRQ_NONE;
 219         }
 220
 221         if (riic->is_last || riic->err) {
 222                 riic_clear_set_bit(riic, ICIER_TEIE, ICIER_SPIE, RIIC_ICIER);
 223                 writeb(ICCR2_SP, riic->base + RIIC_ICCR2);
 224         } else {
 225                 /* Transfer is complete, but do not send STOP */
 226                 riic_clear_set_bit(riic, ICIER_TEIE, 0, RIIC_ICIER);
 227                 complete(&riic->msg_done);
 228         }
 229
 230         return IRQ_HANDLED;
 231 }
 232
 233 static irqreturn_t riic_rdrf_isr(int irq, void *data)
 234 {
 235         struct riic_dev *riic = data;
 236
 237         if (!riic->bytes_left)
 238                 return IRQ_NONE;
 239
 240         if (riic->bytes_left == RIIC_INIT_MSG) {
 241                 riic->bytes_left = riic->msg->len;
 242                 readb(riic->base + RIIC_ICDRR); /* dummy read */
 243                 return IRQ_HANDLED;
 244         }
 245
 246         if (riic->bytes_left == 1) {
 247                 /* STOP must come before we set ACKBT! */
 248                 if (riic->is_last) {
 249                         riic_clear_set_bit(riic, 0, ICIER_SPIE, RIIC_ICIER);
 250                         writeb(ICCR2_SP, riic->base + RIIC_ICCR2);
 251                 }
 252
 253                 riic_clear_set_bit(riic, 0, ICMR3_ACKBT, RIIC_ICMR3);
 254
 255         } else {
 256                 riic_clear_set_bit(riic, ICMR3_ACKBT, 0, RIIC_ICMR3);
 257         }
 258
 259         /* Reading acks the RIE interrupt */
 260         *riic->buf = readb(riic->base + RIIC_ICDRR);
 261         riic->buf++;
 262         riic->bytes_left--;
 263
 264         return IRQ_HANDLED;
 265 }
 266
 267 static irqreturn_t riic_stop_isr(int irq, void *data)
 268 {
 269         struct riic_dev *riic = data;
 270
 271         /* read back registers to confirm writes have fully propagated */
 272         writeb(0, riic->base + RIIC_ICSR2);
 273         readb(riic->base + RIIC_ICSR2);
 274         writeb(0, riic->base + RIIC_ICIER);
 275         readb(riic->base + RIIC_ICIER);
 276
 277         complete(&riic->msg_done);
 278
 279         return IRQ_HANDLED;
 280 }
 281
 282 static u32 riic_func(struct i2c_adapter *adap)
 283 {
 284         return I2C_FUNC_I2C | I2C_FUNC_SMBUS_EMUL;
 285 }
 286
 287 static const struct i2c_algorithm riic_algo = {
 288         .master_xfer    = riic_xfer,
 289         .functionality  = riic_func,
 290 };
 291
 292 static int riic_init_hw(struct riic_dev *riic, u32 spd)
 293 {
 294         int ret;
 295         unsigned long rate;
 296
 297         ret = clk_prepare_enable(riic->clk);
 298         if (ret)
 299                 return ret;
 300
 301         /*
 302          * TODO: Implement formula to calculate the timing values depending on
 303          * variable parent clock rate and arbitrary bus speed
 304          */
 305         rate = clk_get_rate(riic->clk);
 306         if (rate != 33325000) {
 307                 dev_err(&riic->adapter.dev,
 308                         "invalid parent clk (%lu). Must be 33325000Hz\n", rate);
 309                 clk_disable_unprepare(riic->clk);
 310                 return -EINVAL;
 311         }
 312
 313         /* Changing the order of accessing IICRST and ICE may break things! */
 314         writeb(ICCR1_IICRST | ICCR1_SOWP, riic->base + RIIC_ICCR1);
 315         riic_clear_set_bit(riic, 0, ICCR1_ICE, RIIC_ICCR1);
 316
 317         switch (spd) {
 318         case 100000:
 319                 writeb(ICMR1_CKS(3), riic->base + RIIC_ICMR1);
 320                 writeb(ICBRH_SP100K, riic->base + RIIC_ICBRH);
 321                 writeb(ICBRL_SP100K, riic->base + RIIC_ICBRL);
 322                 break;
 323         case 400000:
 324                 writeb(ICMR1_CKS(1), riic->base + RIIC_ICMR1);
 325                 writeb(ICBRH_SP400K, riic->base + RIIC_ICBRH);
 326                 writeb(ICBRL_SP400K, riic->base + RIIC_ICBRL);
 327                 break;
 328         default:
 329                 dev_err(&riic->adapter.dev,
 330                         "unsupported bus speed (%dHz). Use 100000 or 400000\n", spd);
 331                 clk_disable_unprepare(riic->clk);
 332                 return -EINVAL;
 333         }
 334
 335         writeb(0, riic->base + RIIC_ICSER);
 336         writeb(ICMR3_ACKWP | ICMR3_RDRFS, riic->base + RIIC_ICMR3);
 337
 338         riic_clear_set_bit(riic, ICCR1_IICRST, 0, RIIC_ICCR1);
 339
 340         clk_disable_unprepare(riic->clk);
 341
 342         return 0;
 343 }
 344
 345 static struct riic_irq_desc riic_irqs[] = {
 346         { .res_num = 0, .isr = riic_tend_isr, .name = "riic-tend" },
 347         { .res_num = 1, .isr = riic_rdrf_isr, .name = "riic-rdrf" },
 348         { .res_num = 2, .isr = riic_tdre_isr, .name = "riic-tdre" },
 349         { .res_num = 3, .isr = riic_stop_isr, .name = "riic-stop" },
 350         { .res_num = 5, .isr = riic_tend_isr, .name = "riic-nack" },
 351 };
 352
 353 static int riic_i2c_probe(struct platform_device *pdev)
 354 {
 355         struct device_node *np = pdev->dev.of_node;
 356         struct riic_dev *riic;
 357         struct i2c_adapter *adap;
 358         struct resource *res;
 359         u32 bus_rate = 0;
 360         int i, ret;
 361
 362         riic = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*riic), GFP_KERNEL);
 363         if (!riic)
 364                 return -ENOMEM;
 365
 366         res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
 367         riic->base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);
 368         if (IS_ERR(riic->base))
 369                 return PTR_ERR(riic->base);
 370
 371         riic->clk = devm_clk_get(&pdev->dev, NULL);
 372         if (IS_ERR(riic->clk)) {
 373                 dev_err(&pdev->dev, "missing controller clock");
 374                 return PTR_ERR(riic->clk);
 375         }
 376
 377         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(riic_irqs); i++) {
 378                 res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_IRQ, riic_irqs[i].res_num);
 379                 if (!res)
 380                         return -ENODEV;
 381
 382                 ret = devm_request_irq(&pdev->dev, res->start, riic_irqs[i].isr,
 383                                         0, riic_irqs[i].name, riic);
 384                 if (ret) {
 385                         dev_err(&pdev->dev, "failed to request irq %s\n", riic_irqs[i].name);
 386                         return ret;
 387                 }
 388         }
 389
 390         adap = &riic->adapter;
 391         i2c_set_adapdata(adap, riic);
 392         strlcpy(adap->name, "Renesas RIIC adapter", sizeof(adap->name));
 393         adap->owner = THIS_MODULE;
 394         adap->algo = &riic_algo;
 395         adap->dev.parent = &pdev->dev;
 396         adap->dev.of_node = pdev->dev.of_node;
 397
 398         init_completion(&riic->msg_done);
 399
 400         of_property_read_u32(np, "clock-frequency", &bus_rate);
 401         ret = riic_init_hw(riic, bus_rate);
 402         if (ret)
 403                 return ret;
 404
 405
 406         ret = i2c_add_adapter(adap);
 407         if (ret) {
 408                 dev_err(&pdev->dev, "failed to add adapter\n");
 409                 return ret;
 410         }
 411
 412         platform_set_drvdata(pdev, riic);
 413
 414         dev_info(&pdev->dev, "registered with %dHz bus speed\n", bus_rate);
 415         return 0;
 416 }
 417
 418 static int riic_i2c_remove(struct platform_device *pdev)
 419 {
 420         struct riic_dev *riic = platform_get_drvdata(pdev);
 421
 422         writeb(0, riic->base + RIIC_ICIER);
 423         i2c_del_adapter(&riic->adapter);
 424
 425         return 0;
 426 }
 427
 428 static const struct of_device_id riic_i2c_dt_ids[] = {
 429         { .compatible = "renesas,riic-rz" },
 430         { /* Sentinel */ },
 431 };
 432
 433 static struct platform_driver riic_i2c_driver = {
 434         .probe          = riic_i2c_probe,
 435         .remove         = riic_i2c_remove,
 436         .driver         = {
 437                 .name   = "i2c-riic",
 438                 .of_match_table = riic_i2c_dt_ids,
 439         },
 440 };
 441
 442 module_platform_driver(riic_i2c_driver);
 443
 444 MODULE_DESCRIPTION("Renesas RIIC adapter");
 445 MODULE_AUTHOR("Wolfram Sang <wsa@sang-engineering.com>");
 446 MODULE_LICENSE("GPL v2");
 447 MODULE_DEVICE_TABLE(of, riic_i2c_dt_ids);