xref: /freebsd/sys/riscv/sifive/sifive_gpio.c (revision 1719886f6d08408b834d270c59ffcfd821c8f63a)
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-2-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 2021 Jessica Clarke <jrtc27@FreeBSD.org>
5  *
6  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
7  * modification, are permitted provided that the following conditions
8  * are met:
9  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
11  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
13  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
14  *
15  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
16  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
17  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
18  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
19  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
20  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
21  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
22  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
23  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
24  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
25  * SUCH DAMAGE.
26  *
27  */
28 
29 /* TODO: Provide interrupt controller interface */
30 
31 #include <sys/param.h>
32 #include <sys/systm.h>
33 #include <sys/bus.h>
34 #include <sys/kernel.h>
35 #include <sys/module.h>
36 #include <sys/rman.h>
37 #include <sys/lock.h>
38 #include <sys/mutex.h>
39 #include <sys/gpio.h>
40 
41 #include <dev/gpio/gpiobusvar.h>
42 #include <dev/ofw/ofw_bus.h>
43 #include <dev/ofw/ofw_bus_subr.h>
44 
45 #include <machine/bus.h>
46 
47 /* Registers are 32-bit so can only fit 32 pins */
48 #define	SFGPIO_MAX_PINS		32
49 
50 #define	SFGPIO_DEFAULT_CAPS	(GPIO_PIN_INPUT | GPIO_PIN_OUTPUT)
51 
52 #define	SFGPIO_INPUT_VAL	0x0
53 #define	SFGPIO_INPUT_EN		0x4
54 #define	SFGPIO_OUTPUT_EN	0x8
55 #define	SFGPIO_OUTPUT_VAL	0xc
56 #define	SFGPIO_RISE_IE		0x18
57 #define	SFGPIO_RISE_IP		0x1c
58 #define	SFGPIO_FALL_IE		0x20
59 #define	SFGPIO_FALL_IP		0x24
60 #define	SFGPIO_HIGH_IE		0x28
61 #define	SFGPIO_HIGH_IP		0x2c
62 #define	SFGPIO_LOW_IE		0x30
63 #define	SFGPIO_LOW_IP		0x34
64 
65 struct sfgpio_softc {
66 	device_t	dev;
67 	device_t	busdev;
68 	struct mtx	mtx;
69 	struct resource	*mem_res;
70 	int		mem_rid;
71 	struct resource	*irq_res;
72 	int		irq_rid;
73 	int		npins;
74 	struct gpio_pin	gpio_pins[SFGPIO_MAX_PINS];
75 };
76 
77 #define	SFGPIO_LOCK(_sc)	mtx_lock(&(_sc)->mtx)
78 #define	SFGPIO_UNLOCK(_sc)	mtx_unlock(&(_sc)->mtx)
79 
80 #define	SFGPIO_READ(_sc, _off)		\
81     bus_read_4((_sc)->mem_res, (_off))
82 #define	SFGPIO_WRITE(_sc, _off, _val)	\
83     bus_write_4((_sc)->mem_res, (_off), (_val))
84 
85 static struct ofw_compat_data compat_data[] = {
86 	{ "sifive,gpio0",	1 },
87 	{ NULL,			0 },
88 };
89 
90 static int
91 sfgpio_probe(device_t dev)
92 {
93 	if (!ofw_bus_status_okay(dev))
94 		return (ENXIO);
95 
96 	if (ofw_bus_search_compatible(dev, compat_data)->ocd_data == 0)
97 		return (ENXIO);
98 
99 	device_set_desc(dev, "SiFive GPIO Controller");
100 
101 	return (BUS_PROBE_DEFAULT);
102 }
103 
104 static int
105 sfgpio_attach(device_t dev)
106 {
107 	struct sfgpio_softc *sc;
108 	phandle_t node;
109 	int error, i;
110 	pcell_t npins;
111 	uint32_t input_en, output_en;
112 
113 	sc = device_get_softc(dev);
114 	sc->dev = dev;
115 
116 	node = ofw_bus_get_node(dev);
117 
118 	mtx_init(&sc->mtx, device_get_nameunit(sc->dev), NULL, MTX_DEF);
119 
120 	sc->mem_rid = 0;
121 	sc->mem_res = bus_alloc_resource_any(dev, SYS_RES_MEMORY,
122 	    &sc->mem_rid, RF_ACTIVE);
123 	if (sc->mem_res == NULL) {
124 		device_printf(dev, "Cannot allocate memory resource\n");
125 		error = ENXIO;
126 		goto fail;
127 	}
128 
129 	if (OF_getencprop(node, "ngpios", &npins, sizeof(npins)) <= 0) {
130 		/* Optional; defaults to 16 */
131 		npins = 16;
132 	} else if (npins > SFGPIO_MAX_PINS) {
133 		device_printf(dev, "Too many pins: %d\n", npins);
134 		error = ENXIO;
135 		goto fail;
136 	}
137 	sc->npins = npins;
138 
139 	sc->irq_rid = 0;
140 	sc->irq_res = bus_alloc_resource_any(dev, SYS_RES_IRQ, &sc->irq_rid,
141 	    RF_ACTIVE);
142 	if (sc->irq_res == NULL) {
143 		device_printf(dev, "Cannot allocate IRQ resource\n");
144 		error = ENXIO;
145 		goto fail;
146 	}
147 
148 	input_en = SFGPIO_READ(sc, SFGPIO_INPUT_EN);
149 	output_en = SFGPIO_READ(sc, SFGPIO_OUTPUT_EN);
150 	for (i = 0; i < sc->npins; ++i) {
151 		sc->gpio_pins[i].gp_pin = i;
152 		sc->gpio_pins[i].gp_caps = SFGPIO_DEFAULT_CAPS;
153 		sc->gpio_pins[i].gp_flags =
154 		    ((input_en & (1u << i)) ? GPIO_PIN_INPUT : 0) |
155 		    ((output_en & (1u << i)) ? GPIO_PIN_OUTPUT : 0);
156 		snprintf(sc->gpio_pins[i].gp_name, GPIOMAXNAME, "GPIO%d", i);
157 		sc->gpio_pins[i].gp_name[GPIOMAXNAME - 1] = '\0';
158 	}
159 
160 	sc->busdev = gpiobus_attach_bus(dev);
161 	if (sc->busdev == NULL) {
162 		device_printf(dev, "Cannot attach gpiobus\n");
163 		error = ENXIO;
164 		goto fail;
165 	}
166 
167 	return (0);
168 
169 fail:
170 	if (sc->busdev != NULL)
171 		gpiobus_detach_bus(dev);
172 	if (sc->irq_res != NULL)
173 		bus_release_resource(dev, SYS_RES_IRQ, sc->irq_rid,
174 		    sc->irq_res);
175 	if (sc->mem_res != NULL)
176 		bus_release_resource(dev, SYS_RES_MEMORY, sc->mem_rid,
177 		    sc->mem_res);
178 	mtx_destroy(&sc->mtx);
179 	return (error);
180 }
181 
182 static device_t
183 sfgpio_get_bus(device_t dev)
184 {
185 	struct sfgpio_softc *sc;
186 
187 	sc = device_get_softc(dev);
188 
189 	return (sc->busdev);
190 }
191 
192 static int
193 sfgpio_pin_max(device_t dev, int *maxpin)
194 {
195 	struct sfgpio_softc *sc;
196 
197 	sc = device_get_softc(dev);
198 
199 	*maxpin = sc->npins - 1;
200 
201 	return (0);
202 }
203 
204 static int
205 sfgpio_pin_set(device_t dev, uint32_t pin, unsigned int val)
206 {
207 	struct sfgpio_softc *sc;
208 	uint32_t reg;
209 
210 	sc = device_get_softc(dev);
211 
212 	if (pin >= sc->npins)
213 		return (EINVAL);
214 
215 	SFGPIO_LOCK(sc);
216 	reg = SFGPIO_READ(sc, SFGPIO_OUTPUT_VAL);
217 	if (val)
218 		reg |= (1u << pin);
219 	else
220 		reg &= ~(1u << pin);
221 	SFGPIO_WRITE(sc, SFGPIO_OUTPUT_VAL, reg);
222 	SFGPIO_UNLOCK(sc);
223 
224 	return (0);
225 }
226 
227 static int
228 sfgpio_pin_get(device_t dev, uint32_t pin, unsigned int *val)
229 {
230 	struct sfgpio_softc *sc;
231 	uint32_t reg;
232 
233 	sc = device_get_softc(dev);
234 
235 	if (pin >= sc->npins)
236 		return (EINVAL);
237 
238 	SFGPIO_LOCK(sc);
239 	if (sc->gpio_pins[pin].gp_flags & GPIO_PIN_OUTPUT)
240 		reg = SFGPIO_READ(sc, SFGPIO_OUTPUT_VAL);
241 	else
242 		reg = SFGPIO_READ(sc, SFGPIO_INPUT_VAL);
243 	*val = (reg & (1u << pin)) ? 1 : 0;
244 	SFGPIO_UNLOCK(sc);
245 
246 	return (0);
247 }
248 
249 static int
250 sfgpio_pin_toggle(device_t dev, uint32_t pin)
251 {
252 	struct sfgpio_softc *sc;
253 	uint32_t reg;
254 
255 	sc = device_get_softc(dev);
256 
257 	if (pin >= sc->npins)
258 		return (EINVAL);
259 
260 	SFGPIO_LOCK(sc);
261 	reg = SFGPIO_READ(sc, SFGPIO_OUTPUT_VAL);
262 	reg ^= (1u << pin);
263 	SFGPIO_WRITE(sc, SFGPIO_OUTPUT_VAL, reg);
264 	SFGPIO_UNLOCK(sc);
265 
266 	return (0);
267 }
268 
269 static int
270 sfgpio_pin_getcaps(device_t dev, uint32_t pin, uint32_t *caps)
271 {
272 	struct sfgpio_softc *sc;
273 
274 	sc = device_get_softc(dev);
275 
276 	if (pin >= sc->npins)
277 		return (EINVAL);
278 
279 	SFGPIO_LOCK(sc);
280 	*caps = sc->gpio_pins[pin].gp_caps;
281 	SFGPIO_UNLOCK(sc);
282 
283 	return (0);
284 }
285 
286 static int
287 sfgpio_pin_getflags(device_t dev, uint32_t pin, uint32_t *flags)
288 {
289 	struct sfgpio_softc *sc;
290 
291 	sc = device_get_softc(dev);
292 
293 	if (pin >= sc->npins)
294 		return (EINVAL);
295 
296 	SFGPIO_LOCK(sc);
297 	*flags = sc->gpio_pins[pin].gp_flags;
298 	SFGPIO_UNLOCK(sc);
299 
300 	return (0);
301 }
302 
303 static int
304 sfgpio_pin_getname(device_t dev, uint32_t pin, char *name)
305 {
306 	struct sfgpio_softc *sc;
307 
308 	sc = device_get_softc(dev);
309 
310 	if (pin >= sc->npins)
311 		return (EINVAL);
312 
313 	SFGPIO_LOCK(sc);
314 	memcpy(name, sc->gpio_pins[pin].gp_name, GPIOMAXNAME);
315 	SFGPIO_UNLOCK(sc);
316 
317 	return (0);
318 }
319 
320 static int
321 sfgpio_pin_setflags(device_t dev, uint32_t pin, uint32_t flags)
322 {
323 	struct sfgpio_softc *sc;
324 	uint32_t reg;
325 
326 	sc = device_get_softc(dev);
327 
328 	if (pin >= sc->npins)
329 		return (EINVAL);
330 
331 	SFGPIO_LOCK(sc);
332 
333 	reg = SFGPIO_READ(sc, SFGPIO_INPUT_EN);
334 	if (flags & GPIO_PIN_INPUT) {
335 		reg |= (1u << pin);
336 		sc->gpio_pins[pin].gp_flags |= GPIO_PIN_INPUT;
337 	} else {
338 		reg &= ~(1u << pin);
339 		sc->gpio_pins[pin].gp_flags &= ~GPIO_PIN_INPUT;
340 	}
341 	SFGPIO_WRITE(sc, SFGPIO_INPUT_EN, reg);
342 
343 	reg = SFGPIO_READ(sc, SFGPIO_OUTPUT_EN);
344 	if (flags & GPIO_PIN_OUTPUT) {
345 		reg |= (1u << pin);
346 		sc->gpio_pins[pin].gp_flags |= GPIO_PIN_OUTPUT;
347 	} else {
348 		reg &= ~(1u << pin);
349 		sc->gpio_pins[pin].gp_flags &= ~GPIO_PIN_OUTPUT;
350 	}
351 	SFGPIO_WRITE(sc, SFGPIO_OUTPUT_EN, reg);
352 
353 	SFGPIO_UNLOCK(sc);
354 
355 	return (0);
356 }
357 
358 static int
359 sfgpio_pin_access_32(device_t dev, uint32_t first_pin, uint32_t clear_pins,
360     uint32_t change_pins, uint32_t *orig_pins)
361 {
362 	struct sfgpio_softc *sc;
363 	uint32_t reg;
364 
365 	if (first_pin != 0)
366 		return (EINVAL);
367 
368 	sc = device_get_softc(dev);
369 
370 	SFGPIO_LOCK(sc);
371 
372 	reg = SFGPIO_READ(sc, SFGPIO_OUTPUT_VAL);
373 
374 	if (orig_pins != NULL)
375 		/* Only input_val is implicitly masked by input_en */
376 		*orig_pins = SFGPIO_READ(sc, SFGPIO_INPUT_VAL) |
377 		     (reg & SFGPIO_READ(sc, SFGPIO_OUTPUT_EN));
378 
379 	if ((clear_pins | change_pins) != 0)
380 		SFGPIO_WRITE(sc, SFGPIO_OUTPUT_VAL,
381 		    (reg & ~clear_pins) ^ change_pins);
382 
383 	SFGPIO_UNLOCK(sc);
384 
385 	return (0);
386 }
387 
388 static int
389 sfgpio_pin_config_32(device_t dev, uint32_t first_pin, uint32_t num_pins,
390     uint32_t *pin_flags)
391 {
392 	struct sfgpio_softc *sc;
393 	uint32_t ireg, oreg;
394 	int i;
395 
396 	sc = device_get_softc(dev);
397 
398 	if (first_pin != 0 || num_pins > sc->npins)
399 		return (EINVAL);
400 
401 	SFGPIO_LOCK(sc);
402 
403 	ireg = SFGPIO_READ(sc, SFGPIO_INPUT_EN);
404 	oreg = SFGPIO_READ(sc, SFGPIO_OUTPUT_EN);
405 	for (i = 0; i < num_pins; ++i) {
406 		if (pin_flags[i] & GPIO_PIN_INPUT) {
407 			ireg |= (1u << i);
408 			oreg &= ~(1u << i);
409 			sc->gpio_pins[i].gp_flags |= GPIO_PIN_INPUT;
410 			sc->gpio_pins[i].gp_flags &= ~GPIO_PIN_OUTPUT;
411 		} else if (pin_flags[i] & GPIO_PIN_OUTPUT) {
412 			ireg &= ~(1u << i);
413 			oreg |= (1u << i);
414 			sc->gpio_pins[i].gp_flags &= ~GPIO_PIN_INPUT;
415 			sc->gpio_pins[i].gp_flags |= GPIO_PIN_OUTPUT;
416 		}
417 	}
418 	SFGPIO_WRITE(sc, SFGPIO_INPUT_EN, ireg);
419 	SFGPIO_WRITE(sc, SFGPIO_OUTPUT_EN, oreg);
420 
421 	SFGPIO_UNLOCK(sc);
422 
423 	return (0);
424 }
425 
426 static phandle_t
427 sfgpio_get_node(device_t bus, device_t dev)
428 {
429 	return (ofw_bus_get_node(bus));
430 }
431 
432 static device_method_t sfgpio_methods[] = {
433 	/* Device interface */
434 	DEVMETHOD(device_probe,		sfgpio_probe),
435 	DEVMETHOD(device_attach,	sfgpio_attach),
436 
437 	/* GPIO protocol */
438 	DEVMETHOD(gpio_get_bus,		sfgpio_get_bus),
439 	DEVMETHOD(gpio_pin_max,		sfgpio_pin_max),
440 	DEVMETHOD(gpio_pin_set,		sfgpio_pin_set),
441 	DEVMETHOD(gpio_pin_get,		sfgpio_pin_get),
442 	DEVMETHOD(gpio_pin_toggle,	sfgpio_pin_toggle),
443 	DEVMETHOD(gpio_pin_getcaps,	sfgpio_pin_getcaps),
444 	DEVMETHOD(gpio_pin_getflags,	sfgpio_pin_getflags),
445 	DEVMETHOD(gpio_pin_getname,	sfgpio_pin_getname),
446 	DEVMETHOD(gpio_pin_setflags,	sfgpio_pin_setflags),
447 	DEVMETHOD(gpio_pin_access_32,	sfgpio_pin_access_32),
448 	DEVMETHOD(gpio_pin_config_32,	sfgpio_pin_config_32),
449 
450 	/* ofw_bus interface */
451 	DEVMETHOD(ofw_bus_get_node,	sfgpio_get_node),
452 
453 	DEVMETHOD_END
454 };
455 
456 DEFINE_CLASS_0(gpio, sfgpio_driver, sfgpio_methods,
457     sizeof(struct sfgpio_softc));
458 EARLY_DRIVER_MODULE(gpio, simplebus, sfgpio_driver, 0, 0,
459     BUS_PASS_INTERRUPT + BUS_PASS_ORDER_LATE);
460 MODULE_DEPEND(sfgpio, gpiobus, 1, 1, 1);
461