Pileus Git - ~andy/linux/blob - drivers/spi/spi-gpio.c

   1 /*
   2  * SPI master driver using generic bitbanged GPIO
   3  *
   4  * Copyright (C) 2006,2008 David Brownell
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9  * (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  19  */
  20 #include <linux/kernel.h>
  21 #include <linux/module.h>
  22 #include <linux/init.h>
  23 #include <linux/platform_device.h>
  24 #include <linux/gpio.h>
  25 #include <linux/of_device.h>
  26 #include <linux/of_gpio.h>
  27
  28 #include <linux/spi/spi.h>
  29 #include <linux/spi/spi_bitbang.h>
  30 #include <linux/spi/spi_gpio.h>
  31
  32
  33 /*
  34  * This bitbanging SPI master driver should help make systems usable
  35  * when a native hardware SPI engine is not available, perhaps because
  36  * its driver isn't yet working or because the I/O pins it requires
  37  * are used for other purposes.
  38  *
  39  * platform_device->driver_data ... points to spi_gpio
  40  *
  41  * spi->controller_state ... reserved for bitbang framework code
  42  * spi->controller_data ... holds chipselect GPIO
  43  *
  44  * spi->master->dev.driver_data ... points to spi_gpio->bitbang
  45  */
  46
  47 struct spi_gpio {
  48         struct spi_bitbang              bitbang;
  49         struct spi_gpio_platform_data   pdata;
  50         struct platform_device          *pdev;
  51         int                             cs_gpios[0];
  52 };
  53
  54 /*----------------------------------------------------------------------*/
  55
  56 /*
  57  * Because the overhead of going through four GPIO procedure calls
  58  * per transferred bit can make performance a problem, this code
  59  * is set up so that you can use it in either of two ways:
  60  *
  61  *   - The slow generic way:  set up platform_data to hold the GPIO
  62  *     numbers used for MISO/MOSI/SCK, and issue procedure calls for
  63  *     each of them.  This driver can handle several such busses.
  64  *
  65  *   - The quicker inlined way:  only helps with platform GPIO code
  66  *     that inlines operations for constant GPIOs.  This can give
  67  *     you tight (fast!) inner loops, but each such bus needs a
  68  *     new driver.  You'll define a new C file, with Makefile and
  69  *     Kconfig support; the C code can be a total of six lines:
  70  *
  71  *              #define DRIVER_NAME     "myboard_spi2"
  72  *              #define SPI_MISO_GPIO   119
  73  *              #define SPI_MOSI_GPIO   120
  74  *              #define SPI_SCK_GPIO    121
  75  *              #define SPI_N_CHIPSEL   4
  76  *              #include "spi-gpio.c"
  77  */
  78
  79 #ifndef DRIVER_NAME
  80 #define DRIVER_NAME     "spi_gpio"
  81
  82 #define GENERIC_BITBANG /* vs tight inlines */
  83
  84 /* all functions referencing these symbols must define pdata */
  85 #define SPI_MISO_GPIO   ((pdata)->miso)
  86 #define SPI_MOSI_GPIO   ((pdata)->mosi)
  87 #define SPI_SCK_GPIO    ((pdata)->sck)
  88
  89 #define SPI_N_CHIPSEL   ((pdata)->num_chipselect)
  90
  91 #endif
  92
  93 /*----------------------------------------------------------------------*/
  94
  95 static inline struct spi_gpio * __pure
  96 spi_to_spi_gpio(const struct spi_device *spi)
  97 {
  98         const struct spi_bitbang        *bang;
  99         struct spi_gpio                 *spi_gpio;
 100
 101         bang = spi_master_get_devdata(spi->master);
 102         spi_gpio = container_of(bang, struct spi_gpio, bitbang);
 103         return spi_gpio;
 104 }
 105
 106 static inline struct spi_gpio_platform_data * __pure
 107 spi_to_pdata(const struct spi_device *spi)
 108 {
 109         return &spi_to_spi_gpio(spi)->pdata;
 110 }
 111
 112 /* this is #defined to avoid unused-variable warnings when inlining */
 113 #define pdata           spi_to_pdata(spi)
 114
 115 static inline void setsck(const struct spi_device *spi, int is_on)
 116 {
 117         gpio_set_value(SPI_SCK_GPIO, is_on);
 118 }
 119
 120 static inline void setmosi(const struct spi_device *spi, int is_on)
 121 {
 122         gpio_set_value(SPI_MOSI_GPIO, is_on);
 123 }
 124
 125 static inline int getmiso(const struct spi_device *spi)
 126 {
 127         return !!gpio_get_value(SPI_MISO_GPIO);
 128 }
 129
 130 #undef pdata
 131
 132 /*
 133  * NOTE:  this clocks "as fast as we can".  It "should" be a function of the
 134  * requested device clock.  Software overhead means we usually have trouble
 135  * reaching even one Mbit/sec (except when we can inline bitops), so for now
 136  * we'll just assume we never need additional per-bit slowdowns.
 137  */
 138 #define spidelay(nsecs) do {} while (0)
 139
 140 #include "spi-bitbang-txrx.h"
 141
 142 /*
 143  * These functions can leverage inline expansion of GPIO calls to shrink
 144  * costs for a txrx bit, often by factors of around ten (by instruction
 145  * count).  That is particularly visible for larger word sizes, but helps
 146  * even with default 8-bit words.
 147  *
 148  * REVISIT overheads calling these functions for each word also have
 149  * significant performance costs.  Having txrx_bufs() calls that inline
 150  * the txrx_word() logic would help performance, e.g. on larger blocks
 151  * used with flash storage or MMC/SD.  There should also be ways to make
 152  * GCC be less stupid about reloading registers inside the I/O loops,
 153  * even without inlined GPIO calls; __attribute__((hot)) on GCC 4.3?
 154  */
 155
 156 static u32 spi_gpio_txrx_word_mode0(struct spi_device *spi,
 157                 unsigned nsecs, u32 word, u8 bits)
 158 {
 159         return bitbang_txrx_be_cpha0(spi, nsecs, 0, 0, word, bits);
 160 }
 161
 162 static u32 spi_gpio_txrx_word_mode1(struct spi_device *spi,
 163                 unsigned nsecs, u32 word, u8 bits)
 164 {
 165         return bitbang_txrx_be_cpha1(spi, nsecs, 0, 0, word, bits);
 166 }
 167
 168 static u32 spi_gpio_txrx_word_mode2(struct spi_device *spi,
 169                 unsigned nsecs, u32 word, u8 bits)
 170 {
 171         return bitbang_txrx_be_cpha0(spi, nsecs, 1, 0, word, bits);
 172 }
 173
 174 static u32 spi_gpio_txrx_word_mode3(struct spi_device *spi,
 175                 unsigned nsecs, u32 word, u8 bits)
 176 {
 177         return bitbang_txrx_be_cpha1(spi, nsecs, 1, 0, word, bits);
 178 }
 179
 180 /*
 181  * These functions do not call setmosi or getmiso if respective flag
 182  * (SPI_MASTER_NO_RX or SPI_MASTER_NO_TX) is set, so they are safe to
 183  * call when such pin is not present or defined in the controller.
 184  * A separate set of callbacks is defined to get highest possible
 185  * speed in the generic case (when both MISO and MOSI lines are
 186  * available), as optimiser will remove the checks when argument is
 187  * constant.
 188  */
 189
 190 static u32 spi_gpio_spec_txrx_word_mode0(struct spi_device *spi,
 191                 unsigned nsecs, u32 word, u8 bits)
 192 {
 193         unsigned flags = spi->master->flags;
 194         return bitbang_txrx_be_cpha0(spi, nsecs, 0, flags, word, bits);
 195 }
 196
 197 static u32 spi_gpio_spec_txrx_word_mode1(struct spi_device *spi,
 198                 unsigned nsecs, u32 word, u8 bits)
 199 {
 200         unsigned flags = spi->master->flags;
 201         return bitbang_txrx_be_cpha1(spi, nsecs, 0, flags, word, bits);
 202 }
 203
 204 static u32 spi_gpio_spec_txrx_word_mode2(struct spi_device *spi,
 205                 unsigned nsecs, u32 word, u8 bits)
 206 {
 207         unsigned flags = spi->master->flags;
 208         return bitbang_txrx_be_cpha0(spi, nsecs, 1, flags, word, bits);
 209 }
 210
 211 static u32 spi_gpio_spec_txrx_word_mode3(struct spi_device *spi,
 212                 unsigned nsecs, u32 word, u8 bits)
 213 {
 214         unsigned flags = spi->master->flags;
 215         return bitbang_txrx_be_cpha1(spi, nsecs, 1, flags, word, bits);
 216 }
 217
 218 /*----------------------------------------------------------------------*/
 219
 220 static void spi_gpio_chipselect(struct spi_device *spi, int is_active)
 221 {
 222         struct spi_gpio *spi_gpio = spi_to_spi_gpio(spi);
 223         unsigned int cs = spi_gpio->cs_gpios[spi->chip_select];
 224
 225         /* set initial clock polarity */
 226         if (is_active)
 227                 setsck(spi, spi->mode & SPI_CPOL);
 228
 229         if (cs != SPI_GPIO_NO_CHIPSELECT) {
 230                 /* SPI is normally active-low */
 231                 gpio_set_value(cs, (spi->mode & SPI_CS_HIGH) ? is_active : !is_active);
 232         }
 233 }
 234
 235 static int spi_gpio_setup(struct spi_device *spi)
 236 {
 237         unsigned int            cs;
 238         int                     status = 0;
 239         struct spi_gpio         *spi_gpio = spi_to_spi_gpio(spi);
 240         struct device_node      *np = spi->master->dev.of_node;
 241
 242         if (spi->bits_per_word > 32)
 243                 return -EINVAL;
 244
 245         if (np) {
 246                 /*
 247                  * In DT environments, the CS GPIOs have already been
 248                  * initialized from the "cs-gpios" property of the node.
 249                  */
 250                 cs = spi_gpio->cs_gpios[spi->chip_select];
 251         } else {
 252                 /*
 253                  * ... otherwise, take it from spi->controller_data
 254                  */
 255                 cs = (unsigned int) spi->controller_data;
 256         }
 257
 258         if (!spi->controller_state) {
 259                 if (cs != SPI_GPIO_NO_CHIPSELECT) {
 260                         status = gpio_request(cs, dev_name(&spi->dev));
 261                         if (status)
 262                                 return status;
 263                         status = gpio_direction_output(cs,
 264                                         !(spi->mode & SPI_CS_HIGH));
 265                 }
 266         }
 267         if (!status) {
 268                 status = spi_bitbang_setup(spi);
 269                 /* in case it was initialized from static board data */
 270                 spi_gpio->cs_gpios[spi->chip_select] = cs;
 271         }
 272
 273         if (status) {
 274                 if (!spi->controller_state && cs != SPI_GPIO_NO_CHIPSELECT)
 275                         gpio_free(cs);
 276         }
 277         return status;
 278 }
 279
 280 static void spi_gpio_cleanup(struct spi_device *spi)
 281 {
 282         struct spi_gpio *spi_gpio = spi_to_spi_gpio(spi);
 283         unsigned int cs = spi_gpio->cs_gpios[spi->chip_select];
 284
 285         if (cs != SPI_GPIO_NO_CHIPSELECT)
 286                 gpio_free(cs);
 287         spi_bitbang_cleanup(spi);
 288 }
 289
 290 static int __devinit spi_gpio_alloc(unsigned pin, const char *label, bool is_in)
 291 {
 292         int value;
 293
 294         value = gpio_request(pin, label);
 295         if (value == 0) {
 296                 if (is_in)
 297                         value = gpio_direction_input(pin);
 298                 else
 299                         value = gpio_direction_output(pin, 0);
 300         }
 301         return value;
 302 }
 303
 304 static int __devinit
 305 spi_gpio_request(struct spi_gpio_platform_data *pdata, const char *label,
 306         u16 *res_flags)
 307 {
 308         int value;
 309
 310         /* NOTE:  SPI_*_GPIO symbols may reference "pdata" */
 311
 312         if (SPI_MOSI_GPIO != SPI_GPIO_NO_MOSI) {
 313                 value = spi_gpio_alloc(SPI_MOSI_GPIO, label, false);
 314                 if (value)
 315                         goto done;
 316         } else {
 317                 /* HW configuration without MOSI pin */
 318                 *res_flags |= SPI_MASTER_NO_TX;
 319         }
 320
 321         if (SPI_MISO_GPIO != SPI_GPIO_NO_MISO) {
 322                 value = spi_gpio_alloc(SPI_MISO_GPIO, label, true);
 323                 if (value)
 324                         goto free_mosi;
 325         } else {
 326                 /* HW configuration without MISO pin */
 327                 *res_flags |= SPI_MASTER_NO_RX;
 328         }
 329
 330         value = spi_gpio_alloc(SPI_SCK_GPIO, label, false);
 331         if (value)
 332                 goto free_miso;
 333
 334         goto done;
 335
 336 free_miso:
 337         if (SPI_MISO_GPIO != SPI_GPIO_NO_MISO)
 338                 gpio_free(SPI_MISO_GPIO);
 339 free_mosi:
 340         if (SPI_MOSI_GPIO != SPI_GPIO_NO_MOSI)
 341                 gpio_free(SPI_MOSI_GPIO);
 342 done:
 343         return value;
 344 }
 345
 346 #ifdef CONFIG_OF
 347 static struct of_device_id spi_gpio_dt_ids[] = {
 348         { .compatible = "spi-gpio" },
 349         {}
 350 };
 351 MODULE_DEVICE_TABLE(of, spi_gpio_dt_ids);
 352
 353 static int spi_gpio_probe_dt(struct platform_device *pdev)
 354 {
 355         int ret;
 356         u32 tmp;
 357         struct spi_gpio_platform_data   *pdata;
 358         struct device_node *np = pdev->dev.of_node;
 359         const struct of_device_id *of_id =
 360                         of_match_device(spi_gpio_dt_ids, &pdev->dev);
 361
 362         if (!of_id)
 363                 return 0;
 364
 365         pdata = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*pdata), GFP_KERNEL);
 366         if (!pdata)
 367                 return -ENOMEM;
 368
 369         pdata->sck = of_get_named_gpio(np, "gpio-sck", 0);
 370         pdata->miso = of_get_named_gpio(np, "gpio-miso", 0);
 371         pdata->mosi = of_get_named_gpio(np, "gpio-mosi", 0);
 372
 373         ret = of_property_read_u32(np, "num-chipselects", &tmp);
 374         if (ret < 0) {
 375                 dev_err(&pdev->dev, "num-chipselects property not found\n");
 376                 goto error_free;
 377         }
 378
 379         pdata->num_chipselect = tmp;
 380         pdev->dev.platform_data = pdata;
 381
 382         return 1;
 383
 384 error_free:
 385         devm_kfree(&pdev->dev, pdata);
 386         return ret;
 387 }
 388 #else
 389 static inline int spi_gpio_probe_dt(struct platform_device *pdev)
 390 {
 391         return 0;
 392 }
 393 #endif
 394
 395 static int __devinit spi_gpio_probe(struct platform_device *pdev)
 396 {
 397         int                             status;
 398         struct spi_master               *master;
 399         struct spi_gpio                 *spi_gpio;
 400         struct spi_gpio_platform_data   *pdata;
 401         u16 master_flags = 0;
 402         bool use_of = 0;
 403
 404         status = spi_gpio_probe_dt(pdev);
 405         if (status < 0)
 406                 return status;
 407         if (status > 0)
 408                 use_of = 1;
 409
 410         pdata = pdev->dev.platform_data;
 411 #ifdef GENERIC_BITBANG
 412         if (!pdata || !pdata->num_chipselect)
 413                 return -ENODEV;
 414 #endif
 415
 416         status = spi_gpio_request(pdata, dev_name(&pdev->dev), &master_flags);
 417         if (status < 0)
 418                 return status;
 419
 420         master = spi_alloc_master(&pdev->dev, sizeof(*spi_gpio) +
 421                                         (sizeof(int) * SPI_N_CHIPSEL));
 422         if (!master) {
 423                 status = -ENOMEM;
 424                 goto gpio_free;
 425         }
 426         spi_gpio = spi_master_get_devdata(master);
 427         platform_set_drvdata(pdev, spi_gpio);
 428
 429         spi_gpio->pdev = pdev;
 430         if (pdata)
 431                 spi_gpio->pdata = *pdata;
 432
 433         master->flags = master_flags;
 434         master->bus_num = pdev->id;
 435         master->num_chipselect = SPI_N_CHIPSEL;
 436         master->setup = spi_gpio_setup;
 437         master->cleanup = spi_gpio_cleanup;
 438 #ifdef CONFIG_OF
 439         master->dev.of_node = pdev->dev.of_node;
 440
 441         if (use_of) {
 442                 int i;
 443                 struct device_node *np = pdev->dev.of_node;
 444
 445                 /*
 446                  * In DT environments, take the CS GPIO from the "cs-gpios"
 447                  * property of the node.
 448                  */
 449
 450                 for (i = 0; i < SPI_N_CHIPSEL; i++)
 451                         spi_gpio->cs_gpios[i] =
 452                                 of_get_named_gpio(np, "cs-gpios", i);
 453         }
 454 #endif
 455
 456         spi_gpio->bitbang.master = spi_master_get(master);
 457         spi_gpio->bitbang.chipselect = spi_gpio_chipselect;
 458
 459         if ((master_flags & (SPI_MASTER_NO_TX | SPI_MASTER_NO_RX)) == 0) {
 460                 spi_gpio->bitbang.txrx_word[SPI_MODE_0] = spi_gpio_txrx_word_mode0;
 461                 spi_gpio->bitbang.txrx_word[SPI_MODE_1] = spi_gpio_txrx_word_mode1;
 462                 spi_gpio->bitbang.txrx_word[SPI_MODE_2] = spi_gpio_txrx_word_mode2;
 463                 spi_gpio->bitbang.txrx_word[SPI_MODE_3] = spi_gpio_txrx_word_mode3;
 464         } else {
 465                 spi_gpio->bitbang.txrx_word[SPI_MODE_0] = spi_gpio_spec_txrx_word_mode0;
 466                 spi_gpio->bitbang.txrx_word[SPI_MODE_1] = spi_gpio_spec_txrx_word_mode1;
 467                 spi_gpio->bitbang.txrx_word[SPI_MODE_2] = spi_gpio_spec_txrx_word_mode2;
 468                 spi_gpio->bitbang.txrx_word[SPI_MODE_3] = spi_gpio_spec_txrx_word_mode3;
 469         }
 470         spi_gpio->bitbang.setup_transfer = spi_bitbang_setup_transfer;
 471         spi_gpio->bitbang.flags = SPI_CS_HIGH;
 472
 473         status = spi_bitbang_start(&spi_gpio->bitbang);
 474         if (status < 0) {
 475                 spi_master_put(spi_gpio->bitbang.master);
 476 gpio_free:
 477                 if (SPI_MISO_GPIO != SPI_GPIO_NO_MISO)
 478                         gpio_free(SPI_MISO_GPIO);
 479                 if (SPI_MOSI_GPIO != SPI_GPIO_NO_MOSI)
 480                         gpio_free(SPI_MOSI_GPIO);
 481                 gpio_free(SPI_SCK_GPIO);
 482                 spi_master_put(master);
 483         }
 484
 485         return status;
 486 }
 487
 488 static int __devexit spi_gpio_remove(struct platform_device *pdev)
 489 {
 490         struct spi_gpio                 *spi_gpio;
 491         struct spi_gpio_platform_data   *pdata;
 492         int                             status;
 493
 494         spi_gpio = platform_get_drvdata(pdev);
 495         pdata = pdev->dev.platform_data;
 496
 497         /* stop() unregisters child devices too */
 498         status = spi_bitbang_stop(&spi_gpio->bitbang);
 499         spi_master_put(spi_gpio->bitbang.master);
 500
 501         platform_set_drvdata(pdev, NULL);
 502
 503         if (SPI_MISO_GPIO != SPI_GPIO_NO_MISO)
 504                 gpio_free(SPI_MISO_GPIO);
 505         if (SPI_MOSI_GPIO != SPI_GPIO_NO_MOSI)
 506                 gpio_free(SPI_MOSI_GPIO);
 507         gpio_free(SPI_SCK_GPIO);
 508
 509         return status;
 510 }
 511
 512 MODULE_ALIAS("platform:" DRIVER_NAME);
 513
 514 static struct platform_driver spi_gpio_driver = {
 515         .driver = {
 516                 .name   = DRIVER_NAME,
 517                 .owner  = THIS_MODULE,
 518                 .of_match_table = of_match_ptr(spi_gpio_dt_ids),
 519         },
 520         .probe          = spi_gpio_probe,
 521         .remove         = __devexit_p(spi_gpio_remove),
 522 };
 523 module_platform_driver(spi_gpio_driver);
 524
 525 MODULE_DESCRIPTION("SPI master driver using generic bitbanged GPIO ");
 526 MODULE_AUTHOR("David Brownell");
 527 MODULE_LICENSE("GPL");