arch/mips/mach-ath79/ar934x/clk.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2016 Marek Vasut <[email protected]>
   4  */
   5
   6 #include <common.h>
   7 #include <clock_legacy.h>
   8 #include <command.h>
   9 #include <hang.h>
  10 #include <asm/io.h>
  11 #include <asm/addrspace.h>
  12 #include <asm/types.h>
  13 #include <linux/delay.h>
  14 #include <mach/ar71xx_regs.h>
  15 #include <mach/ath79.h>
  16 #include <wait_bit.h>
  17
  18 DECLARE_GLOBAL_DATA_PTR;
  19
  20 /*
  21  * The math for calculating PLL:
  22  *                                       NFRAC * 2^8
  23  *                               NINT + -------------
  24  *                XTAL [MHz]              2^(18 - 1)
  25  *   PLL [MHz] = ------------ * ----------------------
  26  *                  REFDIV              2^OUTDIV
  27  *
  28  * Unfortunatelly, there is no way to reliably compute the variables.
  29  * The vendor U-Boot port contains macros for various combinations of
  30  * CPU PLL / DDR PLL / AHB bus speed and there is no obvious pattern
  31  * in those numbers.
  32  */
  33 struct ar934x_pll_config {
  34         u8      range;
  35         u8      refdiv;
  36         u8      outdiv;
  37         /* Index 0 is for XTAL=25MHz , Index 1 is for XTAL=40MHz */
  38         u8      nint[2];
  39 };
  40
  41 struct ar934x_clock_config {
  42         u16                             cpu_freq;
  43         u16                             ddr_freq;
  44         u16                             ahb_freq;
  45
  46         struct ar934x_pll_config        cpu_pll;
  47         struct ar934x_pll_config        ddr_pll;
  48 };
  49
  50 static const struct ar934x_clock_config ar934x_clock_config[] = {
  51         { 300, 300, 150, { 1, 1, 1, { 24, 15 } }, { 1, 1, 1, { 24, 15 } } },
  52         { 400, 200, 200, { 1, 1, 1, { 32, 20 } }, { 1, 1, 2, { 32, 20 } } },
  53         { 400, 400, 200, { 0, 1, 1, { 32, 20 } }, { 0, 1, 1, { 32, 20 } } },
  54         { 500, 400, 200, { 1, 1, 0, { 20, 12 } }, { 0, 1, 1, { 32, 20 } } },
  55         { 533, 400, 200, { 1, 1, 0, { 21, 13 } }, { 0, 1, 1, { 32, 20 } } },
  56         { 533, 500, 250, { 1, 1, 0, { 21, 13 } }, { 0, 1, 0, { 20, 12 } } },
  57         { 560, 480, 240, { 1, 1, 0, { 22, 14 } }, { 1, 1, 0, { 19, 12 } } },
  58         { 566, 400, 200, { 1, 1, 0, { 22, 14 } }, { 1, 1, 0, { 16, 10 } } },
  59         { 566, 450, 225, { 1, 1, 0, { 22, 14 } }, { 0, 1, 1, { 36, 22 } } },
  60         { 566, 475, 237, { 1, 1, 0, { 22, 14 } }, { 1, 1, 0, { 19, 11 } } },
  61         { 566, 500, 250, { 1, 1, 0, { 22, 14 } }, { 1, 1, 0, { 20, 12 } } },
  62         { 566, 525, 262, { 1, 1, 0, { 22, 14 } }, { 1, 1, 0, { 21, 13 } } },
  63         { 566, 550, 275, { 1, 1, 0, { 22, 14 } }, { 1, 1, 0, { 22, 13 } } },
  64         { 600, 266, 133, { 0, 1, 0, { 24, 15 } }, { 1, 1, 1, { 21, 16 } } },
  65         { 600, 266, 200, { 0, 1, 0, { 24, 15 } }, { 1, 1, 1, { 21, 16 } } },
  66         { 600, 300, 150, { 0, 1, 0, { 24, 15 } }, { 0, 1, 1, { 24, 15 } } },
  67         { 600, 332, 166, { 0, 1, 0, { 24, 15 } }, { 1, 1, 1, { 26, 16 } } },
  68         { 600, 332, 200, { 0, 1, 0, { 24, 15 } }, { 1, 1, 1, { 26, 16 } } },
  69         { 600, 400, 200, { 0, 1, 0, { 24, 15 } }, { 0, 1, 1, { 32, 20 } } },
  70         { 600, 450, 200, { 0, 1, 0, { 24, 15 } }, { 0, 1, 0, { 18, 20 } } },
  71         { 600, 500, 250, { 0, 1, 0, { 24, 15 } }, { 1, 1, 0, { 20, 12 } } },
  72         { 600, 525, 262, { 0, 1, 0, { 24, 15 } }, { 0, 1, 0, { 21, 20 } } },
  73         { 600, 550, 275, { 0, 1, 0, { 24, 15 } }, { 0, 1, 0, { 22, 20 } } },
  74         { 600, 575, 287, { 0, 1, 0, { 24, 15 } }, { 0, 1, 0, { 23, 14 } } },
  75         { 600, 600, 300, { 0, 1, 0, { 24, 15 } }, { 0, 1, 0, { 24, 20 } } },
  76         { 600, 650, 325, { 0, 1, 0, { 24, 15 } }, { 0, 1, 0, { 26, 20 } } },
  77         { 650, 600, 300, { 0, 1, 0, { 26, 15 } }, { 0, 1, 0, { 24, 20 } } },
  78         { 700, 400, 200, { 3, 1, 0, { 28, 17 } }, { 0, 1, 1, { 32, 20 } } },
  79 };
  80
  81 static void ar934x_srif_pll_cfg(void __iomem *pll_reg_base, const u32 srif_val)
  82 {
  83         u32 reg;
  84         do {
  85                 writel(0x10810f00, pll_reg_base + 0x4);
  86                 writel(srif_val, pll_reg_base + 0x0);
  87                 writel(0xd0810f00, pll_reg_base + 0x4);
  88                 writel(0x03000000, pll_reg_base + 0x8);
  89                 writel(0xd0800f00, pll_reg_base + 0x4);
  90
  91                 clrbits_be32(pll_reg_base + 0x8, BIT(30));
  92                 udelay(5);
  93                 setbits_be32(pll_reg_base + 0x8, BIT(30));
  94                 udelay(5);
  95
  96                 wait_for_bit_le32(pll_reg_base + 0xc, BIT(3), 1, 10, 0);
  97
  98                 clrbits_be32(pll_reg_base + 0x8, BIT(30));
  99                 udelay(5);
 100
 101                 /* Check if CPU SRIF PLL locked. */
 102                 reg = readl(pll_reg_base + 0x8);
 103                 reg = (reg & 0x7ffff8) >> 3;
 104         } while (reg >= 0x40000);
 105 }
 106
 107 void ar934x_pll_init(const u16 cpu_mhz, const u16 ddr_mhz, const u16 ahb_mhz)
 108 {
 109         void __iomem *srif_regs = map_physmem(AR934X_SRIF_BASE,
 110                                               AR934X_SRIF_SIZE, MAP_NOCACHE);
 111         void __iomem *pll_regs = map_physmem(AR71XX_PLL_BASE,
 112                                              AR71XX_PLL_SIZE, MAP_NOCACHE);
 113         const struct ar934x_pll_config *pll_cfg;
 114         int i, pll_nint, pll_refdiv, xtal_40 = 0;
 115         u32 reg, cpu_pll, cpu_srif, ddr_pll, ddr_srif;
 116
 117         /* Configure SRIF PLL with initial values. */
 118         writel(0x13210f00, srif_regs + AR934X_SRIF_CPU_DPLL2_REG);
 119         writel(0x03000000, srif_regs + AR934X_SRIF_CPU_DPLL3_REG);
 120         writel(0x13210f00, srif_regs + AR934X_SRIF_DDR_DPLL2_REG);
 121         writel(0x03000000, srif_regs + AR934X_SRIF_DDR_DPLL3_REG);
 122         writel(0x03000000, srif_regs + 0x188); /* Undocumented reg :-) */
 123
 124         /* Test for 40MHz XTAL */
 125         reg = ath79_get_bootstrap();
 126         if (reg & AR934X_BOOTSTRAP_REF_CLK_40) {
 127                 xtal_40 = 1;
 128                 cpu_srif = 0x41c00000;
 129                 ddr_srif = 0x41680000;
 130         } else {
 131                 xtal_40 = 0;
 132                 cpu_srif = 0x29c00000;
 133                 ddr_srif = 0x29680000;
 134         }
 135
 136         /* Locate CPU/DDR PLL configuration */
 137         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(ar934x_clock_config); i++) {
 138                 if (cpu_mhz != ar934x_clock_config[i].cpu_freq)
 139                         continue;
 140                 if (ddr_mhz != ar934x_clock_config[i].ddr_freq)
 141                         continue;
 142                 if (ahb_mhz != ar934x_clock_config[i].ahb_freq)
 143                         continue;
 144
 145                 /* Entry found */
 146                 pll_cfg = &ar934x_clock_config[i].cpu_pll;
 147                 pll_nint = pll_cfg->nint[xtal_40];
 148                 pll_refdiv = pll_cfg->refdiv;
 149                 cpu_pll =
 150                         (pll_nint << AR934X_PLL_CPU_CONFIG_NINT_SHIFT) |
 151                         (pll_refdiv << AR934X_PLL_CPU_CONFIG_REFDIV_SHIFT) |
 152                         (pll_cfg->range << AR934X_PLL_CPU_CONFIG_RANGE_SHIFT) |
 153                         (pll_cfg->outdiv << AR934X_PLL_CPU_CONFIG_OUTDIV_SHIFT);
 154
 155                 pll_cfg = &ar934x_clock_config[i].ddr_pll;
 156                 pll_nint = pll_cfg->nint[xtal_40];
 157                 pll_refdiv = pll_cfg->refdiv;
 158                 ddr_pll =
 159                         (pll_nint << AR934X_PLL_DDR_CONFIG_NINT_SHIFT) |
 160                         (pll_refdiv << AR934X_PLL_DDR_CONFIG_REFDIV_SHIFT) |
 161                         (pll_cfg->range << AR934X_PLL_DDR_CONFIG_RANGE_SHIFT) |
 162                         (pll_cfg->outdiv << AR934X_PLL_DDR_CONFIG_OUTDIV_SHIFT);
 163                 break;
 164         }
 165
 166         /* PLL configuration not found, hang. */
 167         if (i == ARRAY_SIZE(ar934x_clock_config))
 168                 hang();
 169
 170         /* Set PLL Bypass */
 171         setbits_be32(pll_regs + AR934X_PLL_CPU_DDR_CLK_CTRL_REG,
 172                      AR934X_PLL_CLK_CTRL_CPU_PLL_BYPASS);
 173         setbits_be32(pll_regs + AR934X_PLL_CPU_DDR_CLK_CTRL_REG,
 174                      AR934X_PLL_CLK_CTRL_DDR_PLL_BYPASS);
 175         setbits_be32(pll_regs + AR934X_PLL_CPU_DDR_CLK_CTRL_REG,
 176                      AR934X_PLL_CLK_CTRL_AHB_PLL_BYPASS);
 177
 178         /* Configure CPU PLL */
 179         writel(cpu_pll | AR934X_PLL_CPU_CONFIG_PLLPWD,
 180                pll_regs + AR934X_PLL_CPU_CONFIG_REG);
 181         /* Configure DDR PLL */
 182         writel(ddr_pll | AR934X_PLL_DDR_CONFIG_PLLPWD,
 183                pll_regs + AR934X_PLL_DDR_CONFIG_REG);
 184         /* Configure PLL routing */
 185         writel(AR934X_PLL_CLK_CTRL_CPU_PLL_BYPASS |
 186                AR934X_PLL_CLK_CTRL_DDR_PLL_BYPASS |
 187                AR934X_PLL_CLK_CTRL_AHB_PLL_BYPASS |
 188                (0 << AR934X_PLL_CLK_CTRL_CPU_POST_DIV_SHIFT) |
 189                (0 << AR934X_PLL_CLK_CTRL_DDR_POST_DIV_SHIFT) |
 190                (1 << AR934X_PLL_CLK_CTRL_AHB_POST_DIV_SHIFT) |
 191                AR934X_PLL_CLK_CTRL_CPUCLK_FROM_CPUPLL |
 192                AR934X_PLL_CLK_CTRL_DDRCLK_FROM_DDRPLL |
 193                AR934X_PLL_CLK_CTRL_AHBCLK_FROM_DDRPLL,
 194                pll_regs + AR934X_PLL_CPU_DDR_CLK_CTRL_REG);
 195
 196         /* Configure SRIF PLLs, which is completely undocumented :-) */
 197         ar934x_srif_pll_cfg(srif_regs + AR934X_SRIF_CPU_DPLL1_REG, cpu_srif);
 198         ar934x_srif_pll_cfg(srif_regs + AR934X_SRIF_DDR_DPLL1_REG, ddr_srif);
 199
 200         /* Unset PLL Bypass */
 201         clrbits_be32(pll_regs + AR934X_PLL_CPU_DDR_CLK_CTRL_REG,
 202                      AR934X_PLL_CLK_CTRL_CPU_PLL_BYPASS);
 203         clrbits_be32(pll_regs + AR934X_PLL_CPU_DDR_CLK_CTRL_REG,
 204                      AR934X_PLL_CLK_CTRL_DDR_PLL_BYPASS);
 205         clrbits_be32(pll_regs + AR934X_PLL_CPU_DDR_CLK_CTRL_REG,
 206                      AR934X_PLL_CLK_CTRL_AHB_PLL_BYPASS);
 207
 208         /* Enable PLL dithering */
 209         writel((1 << AR934X_PLL_DDR_DIT_FRAC_STEP_SHIFT) |
 210                (0xf << AR934X_PLL_DDR_DIT_UPD_CNT_SHIFT),
 211                pll_regs + AR934X_PLL_DDR_DIT_FRAC_REG);
 212         writel(48 << AR934X_PLL_CPU_DIT_UPD_CNT_SHIFT,
 213                pll_regs + AR934X_PLL_CPU_DIT_FRAC_REG);
 214 }
 215
 216 static u32 ar934x_get_xtal(void)
 217 {
 218         u32 val;
 219
 220         val = ath79_get_bootstrap();
 221         if (val & AR934X_BOOTSTRAP_REF_CLK_40)
 222                 return 40000000;
 223         else
 224                 return 25000000;
 225 }
 226
 227 int get_serial_clock(void)
 228 {
 229         return ar934x_get_xtal();
 230 }
 231
 232 static u32 ar934x_cpupll_to_hz(const u32 regval)
 233 {
 234         const u32 outdiv = (regval >> AR934X_PLL_CPU_CONFIG_OUTDIV_SHIFT) &
 235                            AR934X_PLL_CPU_CONFIG_OUTDIV_MASK;
 236         const u32 refdiv = (regval >> AR934X_PLL_CPU_CONFIG_REFDIV_SHIFT) &
 237                            AR934X_PLL_CPU_CONFIG_REFDIV_MASK;
 238         const u32 nint = (regval >> AR934X_PLL_CPU_CONFIG_NINT_SHIFT) &
 239                            AR934X_PLL_CPU_CONFIG_NINT_MASK;
 240         const u32 nfrac = (regval >> AR934X_PLL_CPU_CONFIG_NFRAC_SHIFT) &
 241                            AR934X_PLL_CPU_CONFIG_NFRAC_MASK;
 242         const u32 xtal = ar934x_get_xtal();
 243
 244         return (xtal * (nint + (nfrac >> 9))) / (refdiv * (1 << outdiv));
 245 }
 246
 247 static u32 ar934x_ddrpll_to_hz(const u32 regval)
 248 {
 249         const u32 outdiv = (regval >> AR934X_PLL_DDR_CONFIG_OUTDIV_SHIFT) &
 250                            AR934X_PLL_DDR_CONFIG_OUTDIV_MASK;
 251         const u32 refdiv = (regval >> AR934X_PLL_DDR_CONFIG_REFDIV_SHIFT) &
 252                            AR934X_PLL_DDR_CONFIG_REFDIV_MASK;
 253         const u32 nint = (regval >> AR934X_PLL_DDR_CONFIG_NINT_SHIFT) &
 254                            AR934X_PLL_DDR_CONFIG_NINT_MASK;
 255         const u32 nfrac = (regval >> AR934X_PLL_DDR_CONFIG_NFRAC_SHIFT) &
 256                            AR934X_PLL_DDR_CONFIG_NFRAC_MASK;
 257         const u32 xtal = ar934x_get_xtal();
 258
 259         return (xtal * (nint + (nfrac >> 9))) / (refdiv * (1 << outdiv));
 260 }
 261
 262 static void ar934x_update_clock(void)
 263 {
 264         void __iomem *regs;
 265         u32 ctrl, cpu, cpupll, ddr, ddrpll;
 266         u32 cpudiv, ddrdiv, busdiv;
 267         u32 cpuclk, ddrclk, busclk;
 268
 269         regs = map_physmem(AR71XX_PLL_BASE, AR71XX_PLL_SIZE,
 270                            MAP_NOCACHE);
 271
 272         cpu = readl(regs + AR934X_PLL_CPU_CONFIG_REG);
 273         ddr = readl(regs + AR934X_PLL_DDR_CONFIG_REG);
 274         ctrl = readl(regs + AR934X_PLL_CPU_DDR_CLK_CTRL_REG);
 275
 276         cpupll = ar934x_cpupll_to_hz(cpu);
 277         ddrpll = ar934x_ddrpll_to_hz(ddr);
 278
 279         if (ctrl & AR934X_PLL_CLK_CTRL_CPU_PLL_BYPASS)
 280                 cpuclk = ar934x_get_xtal();
 281         else if (ctrl & AR934X_PLL_CLK_CTRL_CPUCLK_FROM_CPUPLL)
 282                 cpuclk = cpupll;
 283         else
 284                 cpuclk = ddrpll;
 285
 286         if (ctrl & AR934X_PLL_CLK_CTRL_DDR_PLL_BYPASS)
 287                 ddrclk = ar934x_get_xtal();
 288         else if (ctrl & AR934X_PLL_CLK_CTRL_DDRCLK_FROM_DDRPLL)
 289                 ddrclk = ddrpll;
 290         else
 291                 ddrclk = cpupll;
 292
 293         if (ctrl & AR934X_PLL_CLK_CTRL_AHB_PLL_BYPASS)
 294                 busclk = ar934x_get_xtal();
 295         else if (ctrl & AR934X_PLL_CLK_CTRL_AHBCLK_FROM_DDRPLL)
 296                 busclk = ddrpll;
 297         else
 298                 busclk = cpupll;
 299
 300         cpudiv = (ctrl >> AR934X_PLL_CLK_CTRL_CPU_POST_DIV_SHIFT) &
 301                  AR934X_PLL_CLK_CTRL_CPU_POST_DIV_MASK;
 302         ddrdiv = (ctrl >> AR934X_PLL_CLK_CTRL_DDR_POST_DIV_SHIFT) &
 303                  AR934X_PLL_CLK_CTRL_DDR_POST_DIV_MASK;
 304         busdiv = (ctrl >> AR934X_PLL_CLK_CTRL_AHB_POST_DIV_SHIFT) &
 305                  AR934X_PLL_CLK_CTRL_AHB_POST_DIV_MASK;
 306
 307         gd->cpu_clk = cpuclk / (cpudiv + 1);
 308         gd->mem_clk = ddrclk / (ddrdiv + 1);
 309         gd->bus_clk = busclk / (busdiv + 1);
 310 }
 311
 312 ulong get_bus_freq(ulong dummy)
 313 {
 314         ar934x_update_clock();
 315         return gd->bus_clk;
 316 }
 317
 318 ulong get_ddr_freq(ulong dummy)
 319 {
 320         ar934x_update_clock();
 321         return gd->mem_clk;
 322 }
 323
 324 int do_ar934x_showclk(struct cmd_tbl *cmdtp, int flag, int argc,
 325                       char *const argv[])
 326 {
 327         ar934x_update_clock();
 328         printf("CPU:       %8ld MHz\n", gd->cpu_clk / 1000000);
 329         printf("Memory:    %8ld MHz\n", gd->mem_clk / 1000000);
 330         printf("AHB:       %8ld MHz\n", gd->bus_clk / 1000000);
 331         return 0;
 332 }
 333
 334 U_BOOT_CMD(
 335         clocks, CONFIG_SYS_MAXARGS, 1, do_ar934x_showclk,
 336         "display clocks",
 337         ""
 338 );