drivers/spi/spi-mem.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
   2 /*
   3  * Copyright (C) 2018 Exceet Electronics GmbH
   4  * Copyright (C) 2018 Bootlin
   5  *
   6  * Author: Boris Brezillon <boris.brezillon@bootlin.com>
   7  */
   8 #include <linux/dmaengine.h>
   9 #include <linux/pm_runtime.h>
  10 #include <linux/spi/spi.h>
  11 #include <linux/spi/spi-mem.h>
  12
  13 #include "internals.h"
  14
  15 /**
  16  * spi_controller_dma_map_mem_op_data() - DMA-map the buffer attached to a
  17  *                                        memory operation
  18  * @ctlr: the SPI controller requesting this dma_map()
  19  * @op: the memory operation containing the buffer to map
  20  * @sgt: a pointer to a non-initialized sg_table that will be filled by this
  21  *       function
  22  *
  23  * Some controllers might want to do DMA on the data buffer embedded in @op.
  24  * This helper prepares everything for you and provides a ready-to-use
  25  * sg_table. This function is not intended to be called from spi drivers.
  26  * Only SPI controller drivers should use it.
  27  * Note that the caller must ensure the memory region pointed by
  28  * op->data.buf.{in,out} is DMA-able before calling this function.
  29  *
  30  * Return: 0 in case of success, a negative error code otherwise.
  31  */
  32 int spi_controller_dma_map_mem_op_data(struct spi_controller *ctlr,
  33                                        const struct spi_mem_op *op,
  34                                        struct sg_table *sgt)
  35 {
  36         struct device *dmadev;
  37
  38         if (!op->data.nbytes)
  39                 return -EINVAL;
  40
  41         if (op->data.dir == SPI_MEM_DATA_OUT && ctlr->dma_tx)
  42                 dmadev = ctlr->dma_tx->device->dev;
  43         else if (op->data.dir == SPI_MEM_DATA_IN && ctlr->dma_rx)
  44                 dmadev = ctlr->dma_rx->device->dev;
  45         else
  46                 dmadev = ctlr->dev.parent;
  47
  48         if (!dmadev)
  49                 return -EINVAL;
  50
  51         return spi_map_buf(ctlr, dmadev, sgt, op->data.buf.in, op->data.nbytes,
  52                            op->data.dir == SPI_MEM_DATA_IN ?
  53                            DMA_FROM_DEVICE : DMA_TO_DEVICE);
  54 }
  55 EXPORT_SYMBOL_GPL(spi_controller_dma_map_mem_op_data);
  56
  57 /**
  58  * spi_controller_dma_unmap_mem_op_data() - DMA-unmap the buffer attached to a
  59  *                                          memory operation
  60  * @ctlr: the SPI controller requesting this dma_unmap()
  61  * @op: the memory operation containing the buffer to unmap
  62  * @sgt: a pointer to an sg_table previously initialized by
  63  *       spi_controller_dma_map_mem_op_data()
  64  *
  65  * Some controllers might want to do DMA on the data buffer embedded in @op.
  66  * This helper prepares things so that the CPU can access the
  67  * op->data.buf.{in,out} buffer again.
  68  *
  69  * This function is not intended to be called from SPI drivers. Only SPI
  70  * controller drivers should use it.
  71  *
  72  * This function should be called after the DMA operation has finished and is
  73  * only valid if the previous spi_controller_dma_map_mem_op_data() call
  74  * returned 0.
  75  *
  76  * Return: 0 in case of success, a negative error code otherwise.
  77  */
  78 void spi_controller_dma_unmap_mem_op_data(struct spi_controller *ctlr,
  79                                           const struct spi_mem_op *op,
  80                                           struct sg_table *sgt)
  81 {
  82         struct device *dmadev;
  83
  84         if (!op->data.nbytes)
  85                 return;
  86
  87         if (op->data.dir == SPI_MEM_DATA_OUT && ctlr->dma_tx)
  88                 dmadev = ctlr->dma_tx->device->dev;
  89         else if (op->data.dir == SPI_MEM_DATA_IN && ctlr->dma_rx)
  90                 dmadev = ctlr->dma_rx->device->dev;
  91         else
  92                 dmadev = ctlr->dev.parent;
  93
  94         spi_unmap_buf(ctlr, dmadev, sgt,
  95                       op->data.dir == SPI_MEM_DATA_IN ?
  96                       DMA_FROM_DEVICE : DMA_TO_DEVICE);
  97 }
  98 EXPORT_SYMBOL_GPL(spi_controller_dma_unmap_mem_op_data);
  99
 100 static int spi_check_buswidth_req(struct spi_mem *mem, u8 buswidth, bool tx)
 101 {
 102         u32 mode = mem->spi->mode;
 103
 104         switch (buswidth) {
 105         case 1:
 106                 return 0;
 107
 108         case 2:
 109                 if ((tx && (mode & (SPI_TX_DUAL | SPI_TX_QUAD))) ||
 110                     (!tx && (mode & (SPI_RX_DUAL | SPI_RX_QUAD))))
 111                         return 0;
 112
 113                 break;
 114
 115         case 4:
 116                 if ((tx && (mode & SPI_TX_QUAD)) ||
 117                     (!tx && (mode & SPI_RX_QUAD)))
 118                         return 0;
 119
 120                 break;
 121
 122         default:
 123                 break;
 124         }
 125
 126         return -ENOTSUPP;
 127 }
 128
 129 static bool spi_mem_default_supports_op(struct spi_mem *mem,
 130                                         const struct spi_mem_op *op)
 131 {
 132         if (spi_check_buswidth_req(mem, op->cmd.buswidth, true))
 133                 return false;
 134
 135         if (op->addr.nbytes &&
 136             spi_check_buswidth_req(mem, op->addr.buswidth, true))
 137                 return false;
 138
 139         if (op->dummy.nbytes &&
 140             spi_check_buswidth_req(mem, op->dummy.buswidth, true))
 141                 return false;
 142
 143         if (op->data.nbytes &&
 144             spi_check_buswidth_req(mem, op->data.buswidth,
 145                                    op->data.dir == SPI_MEM_DATA_OUT))
 146                 return false;
 147
 148         return true;
 149 }
 150 EXPORT_SYMBOL_GPL(spi_mem_default_supports_op);
 151
 152 /**
 153  * spi_mem_supports_op() - Check if a memory device and the controller it is
 154  *                         connected to support a specific memory operation
 155  * @mem: the SPI memory
 156  * @op: the memory operation to check
 157  *
 158  * Some controllers are only supporting Single or Dual IOs, others might only
 159  * support specific opcodes, or it can even be that the controller and device
 160  * both support Quad IOs but the hardware prevents you from using it because
 161  * only 2 IO lines are connected.
 162  *
 163  * This function checks whether a specific operation is supported.
 164  *
 165  * Return: true if @op is supported, false otherwise.
 166  */
 167 bool spi_mem_supports_op(struct spi_mem *mem, const struct spi_mem_op *op)
 168 {
 169         struct spi_controller *ctlr = mem->spi->controller;
 170
 171         if (ctlr->mem_ops && ctlr->mem_ops->supports_op)
 172                 return ctlr->mem_ops->supports_op(mem, op);
 173
 174         return spi_mem_default_supports_op(mem, op);
 175 }
 176 EXPORT_SYMBOL_GPL(spi_mem_supports_op);
 177
 178 /**
 179  * spi_mem_exec_op() - Execute a memory operation
 180  * @mem: the SPI memory
 181  * @op: the memory operation to execute
 182  *
 183  * Executes a memory operation.
 184  *
 185  * This function first checks that @op is supported and then tries to execute
 186  * it.
 187  *
 188  * Return: 0 in case of success, a negative error code otherwise.
 189  */
 190 int spi_mem_exec_op(struct spi_mem *mem, const struct spi_mem_op *op)
 191 {
 192         unsigned int tmpbufsize, xferpos = 0, totalxferlen = 0;
 193         struct spi_controller *ctlr = mem->spi->controller;
 194         struct spi_transfer xfers[4] = { };
 195         struct spi_message msg;
 196         u8 *tmpbuf;
 197         int ret;
 198
 199         if (!spi_mem_supports_op(mem, op))
 200                 return -ENOTSUPP;
 201
 202         if (ctlr->mem_ops) {
 203                 /*
 204                  * Flush the message queue before executing our SPI memory
 205                  * operation to prevent preemption of regular SPI transfers.
 206                  */
 207                 spi_flush_queue(ctlr);
 208
 209                 if (ctlr->auto_runtime_pm) {
 210                         ret = pm_runtime_get_sync(ctlr->dev.parent);
 211                         if (ret < 0) {
 212                                 dev_err(&ctlr->dev,
 213                                         "Failed to power device: %d\n",
 214                                         ret);
 215                                 return ret;
 216                         }
 217                 }
 218
 219                 mutex_lock(&ctlr->bus_lock_mutex);
 220                 mutex_lock(&ctlr->io_mutex);
 221                 ret = ctlr->mem_ops->exec_op(mem, op);
 222                 mutex_unlock(&ctlr->io_mutex);
 223                 mutex_unlock(&ctlr->bus_lock_mutex);
 224
 225                 if (ctlr->auto_runtime_pm)
 226                         pm_runtime_put(ctlr->dev.parent);
 227
 228                 /*
 229                  * Some controllers only optimize specific paths (typically the
 230                  * read path) and expect the core to use the regular SPI
 231                  * interface in other cases.
 232                  */
 233                 if (!ret || ret != -ENOTSUPP)
 234                         return ret;
 235         }
 236
 237         tmpbufsize = sizeof(op->cmd.opcode) + op->addr.nbytes +
 238                      op->dummy.nbytes;
 239
 240         /*
 241          * Allocate a buffer to transmit the CMD, ADDR cycles with kmalloc() so
 242          * we're guaranteed that this buffer is DMA-able, as required by the
 243          * SPI layer.
 244          */
 245         tmpbuf = kzalloc(tmpbufsize, GFP_KERNEL | GFP_DMA);
 246         if (!tmpbuf)
 247                 return -ENOMEM;
 248
 249         spi_message_init(&msg);
 250
 251         tmpbuf[0] = op->cmd.opcode;
 252         xfers[xferpos].tx_buf = tmpbuf;
 253         xfers[xferpos].len = sizeof(op->cmd.opcode);
 254         xfers[xferpos].tx_nbits = op->cmd.buswidth;
 255         spi_message_add_tail(&xfers[xferpos], &msg);
 256         xferpos++;
 257         totalxferlen++;
 258
 259         if (op->addr.nbytes) {
 260                 int i;
 261
 262                 for (i = 0; i < op->addr.nbytes; i++)
 263                         tmpbuf[i + 1] = op->addr.val >>
 264                                         (8 * (op->addr.nbytes - i - 1));
 265
 266                 xfers[xferpos].tx_buf = tmpbuf + 1;
 267                 xfers[xferpos].len = op->addr.nbytes;
 268                 xfers[xferpos].tx_nbits = op->addr.buswidth;
 269                 spi_message_add_tail(&xfers[xferpos], &msg);
 270                 xferpos++;
 271                 totalxferlen += op->addr.nbytes;
 272         }
 273
 274         if (op->dummy.nbytes) {
 275                 memset(tmpbuf + op->addr.nbytes + 1, 0xff, op->dummy.nbytes);
 276                 xfers[xferpos].tx_buf = tmpbuf + op->addr.nbytes + 1;
 277                 xfers[xferpos].len = op->dummy.nbytes;
 278                 xfers[xferpos].tx_nbits = op->dummy.buswidth;
 279                 spi_message_add_tail(&xfers[xferpos], &msg);
 280                 xferpos++;
 281                 totalxferlen += op->dummy.nbytes;
 282         }
 283
 284         if (op->data.nbytes) {
 285                 if (op->data.dir == SPI_MEM_DATA_IN) {
 286                         xfers[xferpos].rx_buf = op->data.buf.in;
 287                         xfers[xferpos].rx_nbits = op->data.buswidth;
 288                 } else {
 289                         xfers[xferpos].tx_buf = op->data.buf.out;
 290                         xfers[xferpos].tx_nbits = op->data.buswidth;
 291                 }
 292
 293                 xfers[xferpos].len = op->data.nbytes;
 294                 spi_message_add_tail(&xfers[xferpos], &msg);
 295                 xferpos++;
 296                 totalxferlen += op->data.nbytes;
 297         }
 298
 299         ret = spi_sync(mem->spi, &msg);
 300
 301         kfree(tmpbuf);
 302
 303         if (ret)
 304                 return ret;
 305
 306         if (msg.actual_length != totalxferlen)
 307                 return -EIO;
 308
 309         return 0;
 310 }
 311 EXPORT_SYMBOL_GPL(spi_mem_exec_op);
 312
 313 /**
 314  * spi_mem_get_name() - Return the SPI mem device name to be used by the
 315  *                      upper layer if necessary
 316  * @mem: the SPI memory
 317  *
 318  * This function allows SPI mem users to retrieve the SPI mem device name.
 319  * It is useful if the upper layer needs to expose a custom name for
 320  * compatibility reasons.
 321  *
 322  * Return: a string containing the name of the memory device to be used
 323  *         by the SPI mem user
 324  */
 325 const char *spi_mem_get_name(struct spi_mem *mem)
 326 {
 327         return mem->name;
 328 }
 329 EXPORT_SYMBOL_GPL(spi_mem_get_name);
 330
 331 /**
 332  * spi_mem_adjust_op_size() - Adjust the data size of a SPI mem operation to
 333  *                            match controller limitations
 334  * @mem: the SPI memory
 335  * @op: the operation to adjust
 336  *
 337  * Some controllers have FIFO limitations and must split a data transfer
 338  * operation into multiple ones, others require a specific alignment for
 339  * optimized accesses. This function allows SPI mem drivers to split a single
 340  * operation into multiple sub-operations when required.
 341  *
 342  * Return: a negative error code if the controller can't properly adjust @op,
 343  *         0 otherwise. Note that @op->data.nbytes will be updated if @op
 344  *         can't be handled in a single step.
 345  */
 346 int spi_mem_adjust_op_size(struct spi_mem *mem, struct spi_mem_op *op)
 347 {
 348         struct spi_controller *ctlr = mem->spi->controller;
 349
 350         if (ctlr->mem_ops && ctlr->mem_ops->adjust_op_size)
 351                 return ctlr->mem_ops->adjust_op_size(mem, op);
 352
 353         return 0;
 354 }
 355 EXPORT_SYMBOL_GPL(spi_mem_adjust_op_size);
 356
 357 static inline struct spi_mem_driver *to_spi_mem_drv(struct device_driver *drv)
 358 {
 359         return container_of(drv, struct spi_mem_driver, spidrv.driver);
 360 }
 361
 362 static int spi_mem_probe(struct spi_device *spi)
 363 {
 364         struct spi_mem_driver *memdrv = to_spi_mem_drv(spi->dev.driver);
 365         struct spi_controller *ctlr = spi->controller;
 366         struct spi_mem *mem;
 367
 368         mem = devm_kzalloc(&spi->dev, sizeof(*mem), GFP_KERNEL);
 369         if (!mem)
 370                 return -ENOMEM;
 371
 372         mem->spi = spi;
 373
 374         if (ctlr->mem_ops && ctlr->mem_ops->get_name)
 375                 mem->name = ctlr->mem_ops->get_name(mem);
 376         else
 377                 mem->name = dev_name(&spi->dev);
 378
 379         if (IS_ERR_OR_NULL(mem->name))
 380                 return PTR_ERR(mem->name);
 381
 382         spi_set_drvdata(spi, mem);
 383
 384         return memdrv->probe(mem);
 385 }
 386
 387 static int spi_mem_remove(struct spi_device *spi)
 388 {
 389         struct spi_mem_driver *memdrv = to_spi_mem_drv(spi->dev.driver);
 390         struct spi_mem *mem = spi_get_drvdata(spi);
 391
 392         if (memdrv->remove)
 393                 return memdrv->remove(mem);
 394
 395         return 0;
 396 }
 397
 398 static void spi_mem_shutdown(struct spi_device *spi)
 399 {
 400         struct spi_mem_driver *memdrv = to_spi_mem_drv(spi->dev.driver);
 401         struct spi_mem *mem = spi_get_drvdata(spi);
 402
 403         if (memdrv->shutdown)
 404                 memdrv->shutdown(mem);
 405 }
 406
 407 /**
 408  * spi_mem_driver_register_with_owner() - Register a SPI memory driver
 409  * @memdrv: the SPI memory driver to register
 410  * @owner: the owner of this driver
 411  *
 412  * Registers a SPI memory driver.
 413  *
 414  * Return: 0 in case of success, a negative error core otherwise.
 415  */
 416
 417 int spi_mem_driver_register_with_owner(struct spi_mem_driver *memdrv,
 418                                        struct module *owner)
 419 {
 420         memdrv->spidrv.probe = spi_mem_probe;
 421         memdrv->spidrv.remove = spi_mem_remove;
 422         memdrv->spidrv.shutdown = spi_mem_shutdown;
 423
 424         return __spi_register_driver(owner, &memdrv->spidrv);
 425 }
 426 EXPORT_SYMBOL_GPL(spi_mem_driver_register_with_owner);
 427
 428 /**
 429  * spi_mem_driver_unregister_with_owner() - Unregister a SPI memory driver
 430  * @memdrv: the SPI memory driver to unregister
 431  *
 432  * Unregisters a SPI memory driver.
 433  */
 434 void spi_mem_driver_unregister(struct spi_mem_driver *memdrv)
 435 {
 436         spi_unregister_driver(&memdrv->spidrv);
 437 }
 438 EXPORT_SYMBOL_GPL(spi_mem_driver_unregister);