drivers/iio/light/vl6180.c

   1 /*
   2  * vl6180.c - Support for STMicroelectronics VL6180 ALS, range and proximity
   3  * sensor
   4  *
   5  * Copyright 2017 Peter Meerwald-Stadler <[email protected]>
   6  * Copyright 2017 Manivannan Sadhasivam <[email protected]>
   7  *
   8  * This file is subject to the terms and conditions of version 2 of
   9  * the GNU General Public License.  See the file COPYING in the main
  10  * directory of this archive for more details.
  11  *
  12  * IIO driver for VL6180 (7-bit I2C slave address 0x29)
  13  *
  14  * Range: 0 to 100mm
  15  * ALS: < 1 Lux up to 100 kLux
  16  * IR: 850nm
  17  *
  18  * TODO: irq, threshold events, continuous mode, hardware buffer
  19  */
  20
  21 #include <linux/module.h>
  22 #include <linux/i2c.h>
  23 #include <linux/mutex.h>
  24 #include <linux/err.h>
  25 #include <linux/of.h>
  26 #include <linux/delay.h>
  27
  28 #include <linux/iio/iio.h>
  29 #include <linux/iio/sysfs.h>
  30
  31 #define VL6180_DRV_NAME "vl6180"
  32
  33 /* Device identification register and value */
  34 #define VL6180_MODEL_ID 0x000
  35 #define VL6180_MODEL_ID_VAL 0xb4
  36
  37 /* Configuration registers */
  38 #define VL6180_INTR_CONFIG 0x014
  39 #define VL6180_INTR_CLEAR 0x015
  40 #define VL6180_OUT_OF_RESET 0x016
  41 #define VL6180_HOLD 0x017
  42 #define VL6180_RANGE_START 0x018
  43 #define VL6180_ALS_START 0x038
  44 #define VL6180_ALS_GAIN 0x03f
  45 #define VL6180_ALS_IT 0x040
  46
  47 /* Status registers */
  48 #define VL6180_RANGE_STATUS 0x04d
  49 #define VL6180_ALS_STATUS 0x04e
  50 #define VL6180_INTR_STATUS 0x04f
  51
  52 /* Result value registers */
  53 #define VL6180_ALS_VALUE 0x050
  54 #define VL6180_RANGE_VALUE 0x062
  55 #define VL6180_RANGE_RATE 0x066
  56
  57 /* bits of the RANGE_START and ALS_START register */
  58 #define VL6180_MODE_CONT BIT(1) /* continuous mode */
  59 #define VL6180_STARTSTOP BIT(0) /* start measurement, auto-reset */
  60
  61 /* bits of the INTR_STATUS and INTR_CONFIG register */
  62 #define VL6180_ALS_READY BIT(5)
  63 #define VL6180_RANGE_READY BIT(2)
  64
  65 /* bits of the INTR_CLEAR register */
  66 #define VL6180_CLEAR_ERROR BIT(2)
  67 #define VL6180_CLEAR_ALS BIT(1)
  68 #define VL6180_CLEAR_RANGE BIT(0)
  69
  70 /* bits of the HOLD register */
  71 #define VL6180_HOLD_ON BIT(0)
  72
  73 /* default value for the ALS_IT register */
  74 #define VL6180_ALS_IT_100 0x63 /* 100 ms */
  75
  76 /* values for the ALS_GAIN register */
  77 #define VL6180_ALS_GAIN_1 0x46
  78 #define VL6180_ALS_GAIN_1_25 0x45
  79 #define VL6180_ALS_GAIN_1_67 0x44
  80 #define VL6180_ALS_GAIN_2_5 0x43
  81 #define VL6180_ALS_GAIN_5 0x42
  82 #define VL6180_ALS_GAIN_10 0x41
  83 #define VL6180_ALS_GAIN_20 0x40
  84 #define VL6180_ALS_GAIN_40 0x47
  85
  86 struct vl6180_data {
  87         struct i2c_client *client;
  88         struct mutex lock;
  89 };
  90
  91 enum { VL6180_ALS, VL6180_RANGE, VL6180_PROX };
  92
  93 /**
  94  * struct vl6180_chan_regs - Registers for accessing channels
  95  * @drdy_mask:                  Data ready bit in status register
  96  * @start_reg:                  Conversion start register
  97  * @value_reg:                  Result value register
  98  * @word:                       Register word length
  99  */
 100 struct vl6180_chan_regs {
 101         u8 drdy_mask;
 102         u16 start_reg, value_reg;
 103         bool word;
 104 };
 105
 106 static const struct vl6180_chan_regs vl6180_chan_regs_table[] = {
 107         [VL6180_ALS] = {
 108                 .drdy_mask = VL6180_ALS_READY,
 109                 .start_reg = VL6180_ALS_START,
 110                 .value_reg = VL6180_ALS_VALUE,
 111                 .word = true,
 112         },
 113         [VL6180_RANGE] = {
 114                 .drdy_mask = VL6180_RANGE_READY,
 115                 .start_reg = VL6180_RANGE_START,
 116                 .value_reg = VL6180_RANGE_VALUE,
 117                 .word = false,
 118         },
 119         [VL6180_PROX] = {
 120                 .drdy_mask = VL6180_RANGE_READY,
 121                 .start_reg = VL6180_RANGE_START,
 122                 .value_reg = VL6180_RANGE_RATE,
 123                 .word = true,
 124         },
 125 };
 126
 127 static int vl6180_read(struct i2c_client *client, u16 cmd, void *databuf,
 128                        u8 len)
 129 {
 130         __be16 cmdbuf = cpu_to_be16(cmd);
 131         struct i2c_msg msgs[2] = {
 132                 { .addr = client->addr, .len = sizeof(cmdbuf), .buf = (u8 *) &cmdbuf },
 133                 { .addr = client->addr, .len = len, .buf = databuf,
 134                   .flags = I2C_M_RD } };
 135         int ret;
 136
 137         ret = i2c_transfer(client->adapter, msgs, ARRAY_SIZE(msgs));
 138         if (ret < 0)
 139                 dev_err(&client->dev, "failed reading register 0x%04x\n", cmd);
 140
 141         return ret;
 142 }
 143
 144 static int vl6180_read_byte(struct i2c_client *client, u16 cmd)
 145 {
 146         u8 data;
 147         int ret;
 148
 149         ret = vl6180_read(client, cmd, &data, sizeof(data));
 150         if (ret < 0)
 151                 return ret;
 152
 153         return data;
 154 }
 155
 156 static int vl6180_read_word(struct i2c_client *client, u16 cmd)
 157 {
 158         __be16 data;
 159         int ret;
 160
 161         ret = vl6180_read(client, cmd, &data, sizeof(data));
 162         if (ret < 0)
 163                 return ret;
 164
 165         return be16_to_cpu(data);
 166 }
 167
 168 static int vl6180_write_byte(struct i2c_client *client, u16 cmd, u8 val)
 169 {
 170         u8 buf[3];
 171         struct i2c_msg msgs[1] = {
 172                 { .addr = client->addr, .len = sizeof(buf), .buf = (u8 *) &buf } };
 173         int ret;
 174
 175         buf[0] = cmd >> 8;
 176         buf[1] = cmd & 0xff;
 177         buf[2] = val;
 178
 179         ret = i2c_transfer(client->adapter, msgs, ARRAY_SIZE(msgs));
 180         if (ret < 0) {
 181                 dev_err(&client->dev, "failed writing register 0x%04x\n", cmd);
 182                 return ret;
 183         }
 184
 185         return 0;
 186 }
 187
 188 static int vl6180_write_word(struct i2c_client *client, u16 cmd, u16 val)
 189 {
 190         __be16 buf[2];
 191         struct i2c_msg msgs[1] = {
 192                 { .addr = client->addr, .len = sizeof(buf), .buf = (u8 *) &buf } };
 193         int ret;
 194
 195         buf[0] = cpu_to_be16(cmd);
 196         buf[1] = cpu_to_be16(val);
 197
 198         ret = i2c_transfer(client->adapter, msgs, ARRAY_SIZE(msgs));
 199         if (ret < 0) {
 200                 dev_err(&client->dev, "failed writing register 0x%04x\n", cmd);
 201                 return ret;
 202         }
 203
 204         return 0;
 205 }
 206
 207 static int vl6180_measure(struct vl6180_data *data, int addr)
 208 {
 209         struct i2c_client *client = data->client;
 210         int tries = 20, ret;
 211         u16 value;
 212
 213         mutex_lock(&data->lock);
 214         /* Start single shot measurement */
 215         ret = vl6180_write_byte(client,
 216                 vl6180_chan_regs_table[addr].start_reg, VL6180_STARTSTOP);
 217         if (ret < 0)
 218                 goto fail;
 219
 220         while (tries--) {
 221                 ret = vl6180_read_byte(client, VL6180_INTR_STATUS);
 222                 if (ret < 0)
 223                         goto fail;
 224
 225                 if (ret & vl6180_chan_regs_table[addr].drdy_mask)
 226                         break;
 227                 msleep(20);
 228         }
 229
 230         if (tries < 0) {
 231                 ret = -EIO;
 232                 goto fail;
 233         }
 234
 235         /* Read result value from appropriate registers */
 236         ret = vl6180_chan_regs_table[addr].word ?
 237                 vl6180_read_word(client, vl6180_chan_regs_table[addr].value_reg) :
 238                 vl6180_read_byte(client, vl6180_chan_regs_table[addr].value_reg);
 239         if (ret < 0)
 240                 goto fail;
 241         value = ret;
 242
 243         /* Clear the interrupt flag after data read */
 244         ret = vl6180_write_byte(client, VL6180_INTR_CLEAR,
 245                 VL6180_CLEAR_ERROR | VL6180_CLEAR_ALS | VL6180_CLEAR_RANGE);
 246         if (ret < 0)
 247                 goto fail;
 248
 249         ret = value;
 250
 251 fail:
 252         mutex_unlock(&data->lock);
 253
 254         return ret;
 255 }
 256
 257 static const struct iio_chan_spec vl6180_channels[] = {
 258         {
 259                 .type = IIO_LIGHT,
 260                 .address = VL6180_ALS,
 261                 .info_mask_separate = BIT(IIO_CHAN_INFO_RAW) |
 262                         BIT(IIO_CHAN_INFO_INT_TIME) |
 263                         BIT(IIO_CHAN_INFO_SCALE) |
 264                         BIT(IIO_CHAN_INFO_HARDWAREGAIN),
 265         }, {
 266                 .type = IIO_DISTANCE,
 267                 .address = VL6180_RANGE,
 268                 .info_mask_separate = BIT(IIO_CHAN_INFO_RAW) |
 269                         BIT(IIO_CHAN_INFO_SCALE),
 270         }, {
 271                 .type = IIO_PROXIMITY,
 272                 .address = VL6180_PROX,
 273                 .info_mask_separate = BIT(IIO_CHAN_INFO_RAW),
 274         }
 275 };
 276
 277 /*
 278  * Columns 3 & 4 represent the same value in decimal and hex notations.
 279  * Kept in order to avoid the datatype conversion while reading the
 280  * hardware_gain.
 281  */
 282 static const int vl6180_als_gain[8][4] = {
 283         { 1,    0,      70,     VL6180_ALS_GAIN_1 },
 284         { 1,    250000, 69,     VL6180_ALS_GAIN_1_25 },
 285         { 1,    670000, 68,     VL6180_ALS_GAIN_1_67 },
 286         { 2,    500000, 67,     VL6180_ALS_GAIN_2_5 },
 287         { 5,    0,      66,     VL6180_ALS_GAIN_5 },
 288         { 10,   0,      65,     VL6180_ALS_GAIN_10 },
 289         { 20,   0,      64,     VL6180_ALS_GAIN_20 },
 290         { 40,   0,      71,     VL6180_ALS_GAIN_40 }
 291 };
 292
 293 static int vl6180_read_raw(struct iio_dev *indio_dev,
 294                                 struct iio_chan_spec const *chan,
 295                                 int *val, int *val2, long mask)
 296 {
 297         struct vl6180_data *data = iio_priv(indio_dev);
 298         int ret, i;
 299
 300         switch (mask) {
 301         case IIO_CHAN_INFO_RAW:
 302                 ret = vl6180_measure(data, chan->address);
 303                 if (ret < 0)
 304                         return ret;
 305                 *val = ret;
 306
 307                 return IIO_VAL_INT;
 308         case IIO_CHAN_INFO_INT_TIME:
 309                 ret = vl6180_read_word(data->client, VL6180_ALS_IT);
 310                 if (ret < 0)
 311                         return ret;
 312                 *val = 0; /* 1 count = 1ms (0 = 1ms) */
 313                 *val2 = (ret + 1) * 1000; /* convert to seconds */
 314
 315                 return IIO_VAL_INT_PLUS_MICRO;
 316         case IIO_CHAN_INFO_SCALE:
 317                 switch (chan->type) {
 318                 case IIO_LIGHT:
 319                         *val = 0; /* one ALS count is 0.32 Lux */
 320                         *val2 = 320000;
 321                         break;
 322                 case IIO_DISTANCE:
 323                         *val = 0; /* sensor reports mm, scale to meter */
 324                         *val2 = 1000;
 325                         break;
 326                 default:
 327                         return -EINVAL;
 328                 }
 329
 330                 return IIO_VAL_INT_PLUS_MICRO;
 331         case IIO_CHAN_INFO_HARDWAREGAIN:
 332                 ret = vl6180_read_byte(data->client, VL6180_ALS_GAIN);
 333                 if (ret < 0)
 334                         return -EINVAL;
 335                 for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(vl6180_als_gain); i++) {
 336                         if (ret == vl6180_als_gain[i][2]) {
 337                                 *val = vl6180_als_gain[i][0];
 338                                 *val2 = vl6180_als_gain[i][1];
 339                         }
 340                 }
 341
 342                 return IIO_VAL_INT_PLUS_MICRO;
 343         default:
 344                 return -EINVAL;
 345         }
 346 }
 347
 348 static IIO_CONST_ATTR(als_gain_available, "1 1.25 1.67 2.5 5 10 20 40");
 349
 350 static struct attribute *vl6180_attributes[] = {
 351         &iio_const_attr_als_gain_available.dev_attr.attr,
 352         NULL
 353 };
 354
 355 static const struct attribute_group vl6180_attribute_group = {
 356         .attrs = vl6180_attributes,
 357 };
 358
 359 /* HOLD is needed before updating any config registers */
 360 static int vl6180_hold(struct vl6180_data *data, bool hold)
 361 {
 362         return vl6180_write_byte(data->client, VL6180_HOLD,
 363                 hold ? VL6180_HOLD_ON : 0);
 364 }
 365
 366 static int vl6180_set_als_gain(struct vl6180_data *data, int val, int val2)
 367 {
 368         int i, ret;
 369
 370         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(vl6180_als_gain); i++) {
 371                 if (val == vl6180_als_gain[i][0] &&
 372                         val2 == vl6180_als_gain[i][1]) {
 373                         mutex_lock(&data->lock);
 374                         ret = vl6180_hold(data, true);
 375                         if (ret < 0)
 376                                 goto fail;
 377                         ret = vl6180_write_byte(data->client, VL6180_ALS_GAIN,
 378                                 vl6180_als_gain[i][3]);
 379 fail:
 380                         vl6180_hold(data, false);
 381                         mutex_unlock(&data->lock);
 382                         return ret;
 383                 }
 384         }
 385
 386         return -EINVAL;
 387 }
 388
 389 static int vl6180_set_it(struct vl6180_data *data, int val2)
 390 {
 391         int ret;
 392
 393         mutex_lock(&data->lock);
 394         ret = vl6180_hold(data, true);
 395         if (ret < 0)
 396                 goto fail;
 397         ret = vl6180_write_word(data->client, VL6180_ALS_IT,
 398                 (val2 - 500) / 1000); /* write value in ms */
 399 fail:
 400         vl6180_hold(data, false);
 401         mutex_unlock(&data->lock);
 402
 403         return ret;
 404 }
 405
 406 static int vl6180_write_raw(struct iio_dev *indio_dev,
 407                              struct iio_chan_spec const *chan,
 408                              int val, int val2, long mask)
 409 {
 410         struct vl6180_data *data = iio_priv(indio_dev);
 411
 412         switch (mask) {
 413         case IIO_CHAN_INFO_INT_TIME:
 414                 if (val != 0 || val2 < 500 || val2 >= 512500)
 415                         return -EINVAL;
 416
 417                 return vl6180_set_it(data, val2);
 418         case IIO_CHAN_INFO_HARDWAREGAIN:
 419                 if (chan->type != IIO_LIGHT)
 420                         return -EINVAL;
 421
 422                 return vl6180_set_als_gain(data, val, val2);
 423         default:
 424                 return -EINVAL;
 425         }
 426 }
 427
 428 static const struct iio_info vl6180_info = {
 429         .read_raw = vl6180_read_raw,
 430         .write_raw = vl6180_write_raw,
 431         .attrs = &vl6180_attribute_group,
 432         .driver_module = THIS_MODULE,
 433 };
 434
 435 static int vl6180_init(struct vl6180_data *data)
 436 {
 437         struct i2c_client *client = data->client;
 438         int ret;
 439
 440         ret = vl6180_read_byte(client, VL6180_MODEL_ID);
 441         if (ret < 0)
 442                 return ret;
 443
 444         if (ret != VL6180_MODEL_ID_VAL) {
 445                 dev_err(&client->dev, "invalid model ID %02x\n", ret);
 446                 return -ENODEV;
 447         }
 448
 449         ret = vl6180_hold(data, true);
 450         if (ret < 0)
 451                 return ret;
 452
 453         ret = vl6180_read_byte(client, VL6180_OUT_OF_RESET);
 454         if (ret < 0)
 455                 return ret;
 456
 457         /*
 458          * Detect false reset condition here. This bit is always set when the
 459          * system comes out of reset.
 460          */
 461         if (ret != 0x01)
 462                 dev_info(&client->dev, "device is not fresh out of reset\n");
 463
 464         /* Enable ALS and Range ready interrupts */
 465         ret = vl6180_write_byte(client, VL6180_INTR_CONFIG,
 466                                 VL6180_ALS_READY | VL6180_RANGE_READY);
 467         if (ret < 0)
 468                 return ret;
 469
 470         /* ALS integration time: 100ms */
 471         ret = vl6180_write_word(client, VL6180_ALS_IT, VL6180_ALS_IT_100);
 472         if (ret < 0)
 473                 return ret;
 474
 475         /* ALS gain: 1 */
 476         ret = vl6180_write_byte(client, VL6180_ALS_GAIN, VL6180_ALS_GAIN_1);
 477         if (ret < 0)
 478                 return ret;
 479
 480         ret = vl6180_write_byte(client, VL6180_OUT_OF_RESET, 0x00);
 481         if (ret < 0)
 482                 return ret;
 483
 484         return vl6180_hold(data, false);
 485 }
 486
 487 static int vl6180_probe(struct i2c_client *client,
 488                           const struct i2c_device_id *id)
 489 {
 490         struct vl6180_data *data;
 491         struct iio_dev *indio_dev;
 492         int ret;
 493
 494         indio_dev = devm_iio_device_alloc(&client->dev, sizeof(*data));
 495         if (!indio_dev)
 496                 return -ENOMEM;
 497
 498         data = iio_priv(indio_dev);
 499         i2c_set_clientdata(client, indio_dev);
 500         data->client = client;
 501         mutex_init(&data->lock);
 502
 503         indio_dev->dev.parent = &client->dev;
 504         indio_dev->info = &vl6180_info;
 505         indio_dev->channels = vl6180_channels;
 506         indio_dev->num_channels = ARRAY_SIZE(vl6180_channels);
 507         indio_dev->name = VL6180_DRV_NAME;
 508         indio_dev->modes = INDIO_DIRECT_MODE;
 509
 510         ret = vl6180_init(data);
 511         if (ret < 0)
 512                 return ret;
 513
 514         return devm_iio_device_register(&client->dev, indio_dev);
 515 }
 516
 517 static const struct of_device_id vl6180_of_match[] = {
 518         { .compatible = "st,vl6180", },
 519         { },
 520 };
 521 MODULE_DEVICE_TABLE(of, vl6180_of_match);
 522
 523 static const struct i2c_device_id vl6180_id[] = {
 524         { "vl6180", 0 },
 525         { }
 526 };
 527 MODULE_DEVICE_TABLE(i2c, vl6180_id);
 528
 529 static struct i2c_driver vl6180_driver = {
 530         .driver = {
 531                 .name   = VL6180_DRV_NAME,
 532                 .of_match_table = of_match_ptr(vl6180_of_match),
 533         },
 534         .probe  = vl6180_probe,
 535         .id_table = vl6180_id,
 536 };
 537
 538 module_i2c_driver(vl6180_driver);
 539
 540 MODULE_AUTHOR("Peter Meerwald-Stadler <[email protected]>");
 541 MODULE_AUTHOR("Manivannan Sadhasivam <[email protected]>");
 542 MODULE_DESCRIPTION("STMicro VL6180 ALS, range and proximity sensor driver");
 543 MODULE_LICENSE("GPL");