drivers/spi/xilinx_spi.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
   2 /*
   3  * Xilinx SPI driver
   4  *
   5  * Supports 8 bit SPI transfers only, with or w/o FIFO
   6  *
   7  * Based on bfin_spi.c, by way of altera_spi.c
   8  * Copyright (c) 2015 Jagan Teki <[email protected]>
   9  * Copyright (c) 2012 Stephan Linz <[email protected]>
  10  * Copyright (c) 2010 Graeme Smecher <[email protected]>
  11  * Copyright (c) 2010 Thomas Chou <[email protected]>
  12  * Copyright (c) 2005-2008 Analog Devices Inc.
  13  */
  14
  15 #include <config.h>
  16 #include <common.h>
  17 #include <dm.h>
  18 #include <errno.h>
  19 #include <log.h>
  20 #include <malloc.h>
  21 #include <spi.h>
  22 #include <asm/io.h>
  23 #include <wait_bit.h>
  24 #include <linux/bitops.h>
  25
  26 /*
  27  * [0]: http://www.xilinx.com/support/documentation
  28  *
  29  * Xilinx SPI Register Definitions
  30  * [1]: [0]/ip_documentation/xps_spi.pdf
  31  *      page 8, Register Descriptions
  32  * [2]: [0]/ip_documentation/axi_spi_ds742.pdf
  33  *      page 7, Register Overview Table
  34  */
  35
  36 /* SPI Control Register (spicr), [1] p9, [2] p8 */
  37 #define SPICR_LSB_FIRST         BIT(9)
  38 #define SPICR_MASTER_INHIBIT    BIT(8)
  39 #define SPICR_MANUAL_SS         BIT(7)
  40 #define SPICR_RXFIFO_RESEST     BIT(6)
  41 #define SPICR_TXFIFO_RESEST     BIT(5)
  42 #define SPICR_CPHA              BIT(4)
  43 #define SPICR_CPOL              BIT(3)
  44 #define SPICR_MASTER_MODE       BIT(2)
  45 #define SPICR_SPE               BIT(1)
  46 #define SPICR_LOOP              BIT(0)
  47
  48 /* SPI Status Register (spisr), [1] p11, [2] p10 */
  49 #define SPISR_SLAVE_MODE_SELECT BIT(5)
  50 #define SPISR_MODF              BIT(4)
  51 #define SPISR_TX_FULL           BIT(3)
  52 #define SPISR_TX_EMPTY          BIT(2)
  53 #define SPISR_RX_FULL           BIT(1)
  54 #define SPISR_RX_EMPTY          BIT(0)
  55
  56 /* SPI Data Transmit Register (spidtr), [1] p12, [2] p12 */
  57 #define SPIDTR_8BIT_MASK        GENMASK(7, 0)
  58 #define SPIDTR_16BIT_MASK       GENMASK(15, 0)
  59 #define SPIDTR_32BIT_MASK       GENMASK(31, 0)
  60
  61 /* SPI Data Receive Register (spidrr), [1] p12, [2] p12 */
  62 #define SPIDRR_8BIT_MASK        GENMASK(7, 0)
  63 #define SPIDRR_16BIT_MASK       GENMASK(15, 0)
  64 #define SPIDRR_32BIT_MASK       GENMASK(31, 0)
  65
  66 /* SPI Slave Select Register (spissr), [1] p13, [2] p13 */
  67 #define SPISSR_MASK(cs)         (1 << (cs))
  68 #define SPISSR_ACT(cs)          ~SPISSR_MASK(cs)
  69 #define SPISSR_OFF              ~0UL
  70
  71 /* SPI Software Reset Register (ssr) */
  72 #define SPISSR_RESET_VALUE      0x0a
  73
  74 #define XILSPI_MAX_XFER_BITS    8
  75 #define XILSPI_SPICR_DFLT_ON    (SPICR_MANUAL_SS | SPICR_MASTER_MODE | \
  76                                 SPICR_SPE)
  77 #define XILSPI_SPICR_DFLT_OFF   (SPICR_MASTER_INHIBIT | SPICR_MANUAL_SS)
  78
  79 #ifndef CONFIG_XILINX_SPI_IDLE_VAL
  80 #define CONFIG_XILINX_SPI_IDLE_VAL      GENMASK(7, 0)
  81 #endif
  82
  83 #define XILINX_SPISR_TIMEOUT    10000 /* in milliseconds */
  84
  85 /* xilinx spi register set */
  86 struct xilinx_spi_regs {
  87         u32 __space0__[7];
  88         u32 dgier;      /* Device Global Interrupt Enable Register (DGIER) */
  89         u32 ipisr;      /* IP Interrupt Status Register (IPISR) */
  90         u32 __space1__;
  91         u32 ipier;      /* IP Interrupt Enable Register (IPIER) */
  92         u32 __space2__[5];
  93         u32 srr;        /* Softare Reset Register (SRR) */
  94         u32 __space3__[7];
  95         u32 spicr;      /* SPI Control Register (SPICR) */
  96         u32 spisr;      /* SPI Status Register (SPISR) */
  97         u32 spidtr;     /* SPI Data Transmit Register (SPIDTR) */
  98         u32 spidrr;     /* SPI Data Receive Register (SPIDRR) */
  99         u32 spissr;     /* SPI Slave Select Register (SPISSR) */
 100         u32 spitfor;    /* SPI Transmit FIFO Occupancy Register (SPITFOR) */
 101         u32 spirfor;    /* SPI Receive FIFO Occupancy Register (SPIRFOR) */
 102 };
 103
 104 /* xilinx spi priv */
 105 struct xilinx_spi_priv {
 106         struct xilinx_spi_regs *regs;
 107         unsigned int freq;
 108         unsigned int mode;
 109         unsigned int fifo_depth;
 110         u8 startup;
 111 };
 112
 113 static int xilinx_spi_probe(struct udevice *bus)
 114 {
 115         struct xilinx_spi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
 116         struct xilinx_spi_regs *regs = priv->regs;
 117
 118         priv->regs = (struct xilinx_spi_regs *)dev_read_addr(bus);
 119
 120         priv->fifo_depth = dev_read_u32_default(bus, "fifo-size", 0);
 121
 122         writel(SPISSR_RESET_VALUE, &regs->srr);
 123
 124         return 0;
 125 }
 126
 127 static void spi_cs_activate(struct udevice *dev, uint cs)
 128 {
 129         struct udevice *bus = dev_get_parent(dev);
 130         struct xilinx_spi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
 131         struct xilinx_spi_regs *regs = priv->regs;
 132
 133         writel(SPISSR_ACT(cs), &regs->spissr);
 134 }
 135
 136 static void spi_cs_deactivate(struct udevice *dev)
 137 {
 138         struct udevice *bus = dev_get_parent(dev);
 139         struct xilinx_spi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
 140         struct xilinx_spi_regs *regs = priv->regs;
 141
 142         writel(SPISSR_OFF, &regs->spissr);
 143 }
 144
 145 static int xilinx_spi_claim_bus(struct udevice *dev)
 146 {
 147         struct udevice *bus = dev_get_parent(dev);
 148         struct xilinx_spi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
 149         struct xilinx_spi_regs *regs = priv->regs;
 150
 151         writel(SPISSR_OFF, &regs->spissr);
 152         writel(XILSPI_SPICR_DFLT_ON, &regs->spicr);
 153
 154         return 0;
 155 }
 156
 157 static int xilinx_spi_release_bus(struct udevice *dev)
 158 {
 159         struct udevice *bus = dev_get_parent(dev);
 160         struct xilinx_spi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
 161         struct xilinx_spi_regs *regs = priv->regs;
 162
 163         writel(SPISSR_OFF, &regs->spissr);
 164         writel(XILSPI_SPICR_DFLT_OFF, &regs->spicr);
 165
 166         return 0;
 167 }
 168
 169 static u32 xilinx_spi_fill_txfifo(struct udevice *bus, const u8 *txp,
 170                                   u32 txbytes)
 171 {
 172         struct xilinx_spi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
 173         struct xilinx_spi_regs *regs = priv->regs;
 174         unsigned char d;
 175         u32 i = 0;
 176
 177         while (txbytes && !(readl(&regs->spisr) & SPISR_TX_FULL) &&
 178                i < priv->fifo_depth) {
 179                 d = txp ? *txp++ : CONFIG_XILINX_SPI_IDLE_VAL;
 180                 debug("spi_xfer: tx:%x ", d);
 181                 /* write out and wait for processing (receive data) */
 182                 writel(d & SPIDTR_8BIT_MASK, &regs->spidtr);
 183                 txbytes--;
 184                 i++;
 185         }
 186
 187         return i;
 188 }
 189
 190 static u32 xilinx_spi_read_rxfifo(struct udevice *bus, u8 *rxp, u32 rxbytes)
 191 {
 192         struct xilinx_spi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
 193         struct xilinx_spi_regs *regs = priv->regs;
 194         unsigned char d;
 195         unsigned int i = 0;
 196
 197         while (rxbytes && !(readl(&regs->spisr) & SPISR_RX_EMPTY)) {
 198                 d = readl(&regs->spidrr) & SPIDRR_8BIT_MASK;
 199                 if (rxp)
 200                         *rxp++ = d;
 201                 debug("spi_xfer: rx:%x\n", d);
 202                 rxbytes--;
 203                 i++;
 204         }
 205         debug("Rx_done\n");
 206
 207         return i;
 208 }
 209
 210 static void xilinx_spi_startup_block(struct udevice *dev, unsigned int bytes,
 211                                      const void *dout, void *din)
 212 {
 213         struct udevice *bus = dev_get_parent(dev);
 214         struct xilinx_spi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
 215         struct xilinx_spi_regs *regs = priv->regs;
 216         struct dm_spi_slave_platdata *slave_plat = dev_get_parent_platdata(dev);
 217         const unsigned char *txp = dout;
 218         unsigned char *rxp = din;
 219         u32 reg, count;
 220         u32 txbytes = bytes;
 221         u32 rxbytes = bytes;
 222
 223         /*
 224          * This loop runs two times. First time to send the command.
 225          * Second time to transfer data. After transferring data,
 226          * it sets txp to the initial value for the normal operation.
 227          */
 228         for ( ; priv->startup < 2; priv->startup++) {
 229                 count = xilinx_spi_fill_txfifo(bus, txp, txbytes);
 230                 reg = readl(&regs->spicr) & ~SPICR_MASTER_INHIBIT;
 231                 writel(reg, &regs->spicr);
 232                 count = xilinx_spi_read_rxfifo(bus, rxp, rxbytes);
 233                 txp = din;
 234
 235                 if (priv->startup) {
 236                         spi_cs_deactivate(dev);
 237                         spi_cs_activate(dev, slave_plat->cs);
 238                         txp = dout;
 239                 }
 240         }
 241 }
 242
 243 static int xilinx_spi_xfer(struct udevice *dev, unsigned int bitlen,
 244                             const void *dout, void *din, unsigned long flags)
 245 {
 246         struct udevice *bus = dev_get_parent(dev);
 247         struct xilinx_spi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
 248         struct xilinx_spi_regs *regs = priv->regs;
 249         struct dm_spi_slave_platdata *slave_plat = dev_get_parent_platdata(dev);
 250         /* assume spi core configured to do 8 bit transfers */
 251         unsigned int bytes = bitlen / XILSPI_MAX_XFER_BITS;
 252         const unsigned char *txp = dout;
 253         unsigned char *rxp = din;
 254         u32 txbytes = bytes;
 255         u32 rxbytes = bytes;
 256         u32 reg, count, timeout;
 257         int ret;
 258
 259         debug("spi_xfer: bus:%i cs:%i bitlen:%i bytes:%i flags:%lx\n",
 260               bus->seq, slave_plat->cs, bitlen, bytes, flags);
 261
 262         if (bitlen == 0)
 263                 goto done;
 264
 265         if (bitlen % XILSPI_MAX_XFER_BITS) {
 266                 printf("XILSPI warning: Not a multiple of %d bits\n",
 267                        XILSPI_MAX_XFER_BITS);
 268                 flags |= SPI_XFER_END;
 269                 goto done;
 270         }
 271
 272         if (flags & SPI_XFER_BEGIN)
 273                 spi_cs_activate(dev, slave_plat->cs);
 274
 275         /*
 276          * This is the work around for the startup block issue in
 277          * the spi controller. SPI clock is passing through STARTUP
 278          * block to FLASH. STARTUP block don't provide clock as soon
 279          * as QSPI provides command. So first command fails.
 280          */
 281         xilinx_spi_startup_block(dev, bytes, dout, din);
 282
 283         while (txbytes && rxbytes) {
 284                 count = xilinx_spi_fill_txfifo(bus, txp, txbytes);
 285                 reg = readl(&regs->spicr) & ~SPICR_MASTER_INHIBIT;
 286                 writel(reg, &regs->spicr);
 287                 txbytes -= count;
 288                 if (txp)
 289                         txp += count;
 290
 291                 ret = wait_for_bit_le32(&regs->spisr, SPISR_TX_EMPTY, true,
 292                                         XILINX_SPISR_TIMEOUT, false);
 293                 if (ret < 0) {
 294                         printf("XILSPI error: Xfer timeout\n");
 295                         return ret;
 296                 }
 297
 298                 debug("txbytes:0x%x,txp:0x%p\n", txbytes, txp);
 299                 count = xilinx_spi_read_rxfifo(bus, rxp, rxbytes);
 300                 rxbytes -= count;
 301                 if (rxp)
 302                         rxp += count;
 303                 debug("rxbytes:0x%x rxp:0x%p\n", rxbytes, rxp);
 304         }
 305
 306  done:
 307         if (flags & SPI_XFER_END)
 308                 spi_cs_deactivate(dev);
 309
 310         return 0;
 311 }
 312
 313 static int xilinx_spi_set_speed(struct udevice *bus, uint speed)
 314 {
 315         struct xilinx_spi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
 316
 317         priv->freq = speed;
 318
 319         debug("xilinx_spi_set_speed: regs=%p, speed=%d\n", priv->regs,
 320               priv->freq);
 321
 322         return 0;
 323 }
 324
 325 static int xilinx_spi_set_mode(struct udevice *bus, uint mode)
 326 {
 327         struct xilinx_spi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
 328         struct xilinx_spi_regs *regs = priv->regs;
 329         uint32_t spicr;
 330
 331         spicr = readl(&regs->spicr);
 332         if (mode & SPI_LSB_FIRST)
 333                 spicr |= SPICR_LSB_FIRST;
 334         if (mode & SPI_CPHA)
 335                 spicr |= SPICR_CPHA;
 336         if (mode & SPI_CPOL)
 337                 spicr |= SPICR_CPOL;
 338         if (mode & SPI_LOOP)
 339                 spicr |= SPICR_LOOP;
 340
 341         writel(spicr, &regs->spicr);
 342         priv->mode = mode;
 343
 344         debug("xilinx_spi_set_mode: regs=%p, mode=%d\n", priv->regs,
 345               priv->mode);
 346
 347         return 0;
 348 }
 349
 350 static const struct dm_spi_ops xilinx_spi_ops = {
 351         .claim_bus      = xilinx_spi_claim_bus,
 352         .release_bus    = xilinx_spi_release_bus,
 353         .xfer           = xilinx_spi_xfer,
 354         .set_speed      = xilinx_spi_set_speed,
 355         .set_mode       = xilinx_spi_set_mode,
 356 };
 357
 358 static const struct udevice_id xilinx_spi_ids[] = {
 359         { .compatible = "xlnx,xps-spi-2.00.a" },
 360         { .compatible = "xlnx,xps-spi-2.00.b" },
 361         { }
 362 };
 363
 364 U_BOOT_DRIVER(xilinx_spi) = {
 365         .name   = "xilinx_spi",
 366         .id     = UCLASS_SPI,
 367         .of_match = xilinx_spi_ids,
 368         .ops    = &xilinx_spi_ops,
 369         .priv_auto_alloc_size = sizeof(struct xilinx_spi_priv),
 370         .probe  = xilinx_spi_probe,
 371 };