xref: /linux/drivers/iio/chemical/ens160_core.c (revision 4b132aacb0768ac1e652cf517097ea6f237214b9)
1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
2 /*
3  * ScioSense ENS160 multi-gas sensor driver
4  *
5  * Copyright (c) 2024 Gustavo Silva <gustavograzs@gmail.com>
6  *
7  * Datasheet:
8  *  https://www.sciosense.com/wp-content/uploads/2023/12/ENS160-Datasheet.pdf
9  */
10 
11 #include <linux/bitfield.h>
12 #include <linux/iio/iio.h>
13 #include <linux/iio/trigger.h>
14 #include <linux/iio/trigger_consumer.h>
15 #include <linux/iio/triggered_buffer.h>
16 #include <linux/module.h>
17 #include <linux/regmap.h>
18 
19 #include "ens160.h"
20 
21 #define ENS160_PART_ID 0x160
22 
23 #define ENS160_BOOTING_TIME_MS 10U
24 
25 #define ENS160_REG_PART_ID		0x00
26 
27 #define ENS160_REG_OPMODE		0x10
28 
29 #define ENS160_REG_CONFIG		0x11
30 #define ENS160_REG_CONFIG_INTEN		BIT(0)
31 #define ENS160_REG_CONFIG_INTDAT	BIT(1)
32 #define ENS160_REG_CONFIG_INT_CFG	BIT(5)
33 
34 #define ENS160_REG_MODE_DEEP_SLEEP	0x00
35 #define ENS160_REG_MODE_IDLE		0x01
36 #define ENS160_REG_MODE_STANDARD	0x02
37 #define ENS160_REG_MODE_RESET		0xF0
38 
39 #define ENS160_REG_COMMAND		0x12
40 #define ENS160_REG_COMMAND_GET_APPVER	0x0E
41 #define ENS160_REG_COMMAND_CLRGPR	0xCC
42 
43 #define ENS160_REG_TEMP_IN		0x13
44 #define ENS160_REG_RH_IN		0x15
45 #define ENS160_REG_DEVICE_STATUS	0x20
46 #define ENS160_REG_DATA_AQI		0x21
47 #define ENS160_REG_DATA_TVOC		0x22
48 #define ENS160_REG_DATA_ECO2		0x24
49 #define ENS160_REG_DATA_T		0x30
50 #define ENS160_REG_DATA_RH		0x32
51 #define ENS160_REG_GPR_READ4		0x4C
52 
53 #define ENS160_STATUS_VALIDITY_FLAG	GENMASK(3, 2)
54 
55 #define ENS160_STATUS_NORMAL		0x00
56 
57 struct ens160_data {
58 	struct regmap *regmap;
59 	/* Protect reads from the sensor */
60 	struct mutex mutex;
61 	struct {
62 		__le16 chans[2];
63 		s64 timestamp __aligned(8);
64 	} scan __aligned(IIO_DMA_MINALIGN);
65 	u8 fw_version[3];
66 	__le16 buf;
67 };
68 
69 static const struct iio_chan_spec ens160_channels[] = {
70 	{
71 		.type = IIO_CONCENTRATION,
72 		.channel2 = IIO_MOD_VOC,
73 		.modified = 1,
74 		.info_mask_separate = BIT(IIO_CHAN_INFO_RAW) |
75 				      BIT(IIO_CHAN_INFO_SCALE),
76 		.address = ENS160_REG_DATA_TVOC,
77 		.scan_index = 0,
78 		.scan_type = {
79 			.sign = 'u',
80 			.realbits = 16,
81 			.storagebits = 16,
82 			.endianness = IIO_LE,
83 		},
84 	},
85 	{
86 		.type = IIO_CONCENTRATION,
87 		.channel2 = IIO_MOD_CO2,
88 		.modified = 1,
89 		.info_mask_separate = BIT(IIO_CHAN_INFO_RAW) |
90 				      BIT(IIO_CHAN_INFO_SCALE),
91 		.address = ENS160_REG_DATA_ECO2,
92 		.scan_index = 1,
93 		.scan_type = {
94 			.sign = 'u',
95 			.realbits = 16,
96 			.storagebits = 16,
97 			.endianness = IIO_LE,
98 		},
99 	},
100 	IIO_CHAN_SOFT_TIMESTAMP(2),
101 };
102 
103 static int ens160_read_raw(struct iio_dev *indio_dev,
104 			   struct iio_chan_spec const *chan,
105 			   int *val, int *val2, long mask)
106 {
107 	struct ens160_data *data = iio_priv(indio_dev);
108 	int ret;
109 
110 	switch (mask) {
111 	case IIO_CHAN_INFO_RAW:
112 		iio_device_claim_direct_scoped(return -EBUSY, indio_dev) {
113 			guard(mutex)(&data->mutex);
114 			ret = regmap_bulk_read(data->regmap, chan->address,
115 					       &data->buf, sizeof(data->buf));
116 			if (ret)
117 				return ret;
118 			*val = le16_to_cpu(data->buf);
119 			return IIO_VAL_INT;
120 		}
121 		unreachable();
122 	case IIO_CHAN_INFO_SCALE:
123 		switch (chan->channel2) {
124 		case IIO_MOD_CO2:
125 			/* The sensor reads CO2 data as ppm */
126 			*val = 0;
127 			*val2 = 100;
128 			return IIO_VAL_INT_PLUS_MICRO;
129 		case IIO_MOD_VOC:
130 			/* The sensor reads VOC data as ppb */
131 			*val = 0;
132 			*val2 = 100;
133 			return IIO_VAL_INT_PLUS_NANO;
134 		default:
135 			return -EINVAL;
136 		}
137 	default:
138 		return -EINVAL;
139 	}
140 }
141 
142 static int ens160_set_mode(struct ens160_data *data, u8 mode)
143 {
144 	int ret;
145 
146 	ret = regmap_write(data->regmap, ENS160_REG_OPMODE, mode);
147 	if (ret)
148 		return ret;
149 
150 	msleep(ENS160_BOOTING_TIME_MS);
151 
152 	return 0;
153 }
154 
155 static void ens160_set_idle(void *data)
156 {
157 	ens160_set_mode(data, ENS160_REG_MODE_IDLE);
158 }
159 
160 static int ens160_chip_init(struct ens160_data *data)
161 {
162 	struct device *dev = regmap_get_device(data->regmap);
163 	unsigned int status;
164 	int ret;
165 
166 	ret = ens160_set_mode(data, ENS160_REG_MODE_RESET);
167 	if (ret)
168 		return ret;
169 
170 	ret = regmap_bulk_read(data->regmap, ENS160_REG_PART_ID, &data->buf,
171 			       sizeof(data->buf));
172 	if (ret)
173 		return ret;
174 
175 	if (le16_to_cpu(data->buf) != ENS160_PART_ID)
176 		return -ENODEV;
177 
178 	ret = ens160_set_mode(data, ENS160_REG_MODE_IDLE);
179 	if (ret)
180 		return ret;
181 
182 	ret = regmap_write(data->regmap, ENS160_REG_COMMAND,
183 			   ENS160_REG_COMMAND_CLRGPR);
184 	if (ret)
185 		return ret;
186 
187 	ret = regmap_write(data->regmap, ENS160_REG_COMMAND,
188 			   ENS160_REG_COMMAND_GET_APPVER);
189 	if (ret)
190 		return ret;
191 
192 	ret = regmap_bulk_read(data->regmap, ENS160_REG_GPR_READ4,
193 			       data->fw_version, sizeof(data->fw_version));
194 	if (ret)
195 		return ret;
196 
197 	dev_info(dev, "firmware version: %u.%u.%u\n", data->fw_version[2],
198 		 data->fw_version[1], data->fw_version[0]);
199 
200 	ret = ens160_set_mode(data, ENS160_REG_MODE_STANDARD);
201 	if (ret)
202 		return ret;
203 
204 	ret = devm_add_action_or_reset(dev, ens160_set_idle, data);
205 	if (ret)
206 		return ret;
207 
208 	ret = regmap_read(data->regmap, ENS160_REG_DEVICE_STATUS, &status);
209 	if (ret)
210 		return ret;
211 
212 	if (FIELD_GET(ENS160_STATUS_VALIDITY_FLAG, status)
213 	    != ENS160_STATUS_NORMAL)
214 		return -EINVAL;
215 
216 	return 0;
217 }
218 
219 static const struct iio_info ens160_info = {
220 	.read_raw = ens160_read_raw,
221 };
222 
223 static int ens160_suspend(struct device *dev)
224 {
225 	struct iio_dev *indio_dev = dev_get_drvdata(dev);
226 	struct ens160_data *data = iio_priv(indio_dev);
227 
228 	return ens160_set_mode(data, ENS160_REG_MODE_DEEP_SLEEP);
229 }
230 
231 static int ens160_resume(struct device *dev)
232 {
233 	struct iio_dev *indio_dev = dev_get_drvdata(dev);
234 	struct ens160_data *data = iio_priv(indio_dev);
235 	int ret;
236 
237 	ret = ens160_set_mode(data, ENS160_REG_MODE_IDLE);
238 	if (ret)
239 		return ret;
240 
241 	return ens160_set_mode(data, ENS160_REG_MODE_STANDARD);
242 }
243 EXPORT_NS_SIMPLE_DEV_PM_OPS(ens160_pm_ops, ens160_suspend, ens160_resume,
244 			    IIO_ENS160);
245 
246 static irqreturn_t ens160_trigger_handler(int irq, void *p)
247 {
248 	struct iio_poll_func *pf = p;
249 	struct iio_dev *indio_dev = pf->indio_dev;
250 	struct ens160_data *data = iio_priv(indio_dev);
251 	int ret;
252 
253 	guard(mutex)(&data->mutex);
254 
255 	ret = regmap_bulk_read(data->regmap, ENS160_REG_DATA_TVOC,
256 			       data->scan.chans, sizeof(data->scan.chans));
257 	if (ret)
258 		goto err;
259 
260 	iio_push_to_buffers_with_timestamp(indio_dev, &data->scan,
261 					   pf->timestamp);
262 err:
263 	iio_trigger_notify_done(indio_dev->trig);
264 
265 	return IRQ_HANDLED;
266 }
267 
268 static int ens160_set_trigger_state(struct iio_trigger *trig, bool state)
269 {
270 	struct iio_dev *indio_dev = iio_trigger_get_drvdata(trig);
271 	struct ens160_data *data = iio_priv(indio_dev);
272 	unsigned int int_bits = ENS160_REG_CONFIG_INTEN |
273 				ENS160_REG_CONFIG_INTDAT |
274 				ENS160_REG_CONFIG_INT_CFG;
275 
276 	if (state)
277 		return regmap_set_bits(data->regmap, ENS160_REG_CONFIG,
278 				       int_bits);
279 	else
280 		return regmap_clear_bits(data->regmap, ENS160_REG_CONFIG,
281 					 int_bits);
282 }
283 
284 static const struct iio_trigger_ops ens160_trigger_ops = {
285 	.set_trigger_state = ens160_set_trigger_state,
286 	.validate_device = iio_trigger_validate_own_device,
287 };
288 
289 static int ens160_setup_trigger(struct iio_dev *indio_dev, int irq)
290 {
291 	struct device *dev = indio_dev->dev.parent;
292 	struct iio_trigger *trig;
293 	int ret;
294 
295 	trig = devm_iio_trigger_alloc(dev, "%s-dev%d", indio_dev->name,
296 				      iio_device_id(indio_dev));
297 	if (!trig)
298 		return dev_err_probe(dev, -ENOMEM,
299 				     "failed to allocate trigger\n");
300 
301 	trig->ops = &ens160_trigger_ops;
302 	iio_trigger_set_drvdata(trig, indio_dev);
303 
304 	ret = devm_iio_trigger_register(dev, trig);
305 	if (ret)
306 		return ret;
307 
308 	indio_dev->trig = iio_trigger_get(trig);
309 
310 	ret = devm_request_threaded_irq(dev, irq,
311 					iio_trigger_generic_data_rdy_poll,
312 					NULL,
313 					IRQF_ONESHOT,
314 					indio_dev->name,
315 					indio_dev->trig);
316 	if (ret)
317 		return dev_err_probe(dev, ret, "failed to request irq\n");
318 
319 	return 0;
320 }
321 
322 int devm_ens160_core_probe(struct device *dev, struct regmap *regmap, int irq,
323 			   const char *name)
324 {
325 	struct ens160_data *data;
326 	struct iio_dev *indio_dev;
327 	int ret;
328 
329 	indio_dev = devm_iio_device_alloc(dev, sizeof(*data));
330 	if (!indio_dev)
331 		return -ENOMEM;
332 
333 	data = iio_priv(indio_dev);
334 	data->regmap = regmap;
335 
336 	indio_dev->name = name;
337 	indio_dev->info = &ens160_info;
338 	indio_dev->modes = INDIO_DIRECT_MODE;
339 	indio_dev->channels = ens160_channels;
340 	indio_dev->num_channels = ARRAY_SIZE(ens160_channels);
341 
342 	if (irq > 0) {
343 		ret = ens160_setup_trigger(indio_dev, irq);
344 		if (ret)
345 			return dev_err_probe(dev, ret,
346 					     "failed to setup trigger\n");
347 	}
348 
349 	ret = ens160_chip_init(data);
350 	if (ret)
351 		return dev_err_probe(dev, ret, "chip initialization failed\n");
352 
353 	mutex_init(&data->mutex);
354 
355 	ret = devm_iio_triggered_buffer_setup(dev, indio_dev,
356 					      iio_pollfunc_store_time,
357 					      ens160_trigger_handler, NULL);
358 	if (ret)
359 		return ret;
360 
361 	return devm_iio_device_register(dev, indio_dev);
362 }
363 EXPORT_SYMBOL_NS(devm_ens160_core_probe, IIO_ENS160);
364 
365 MODULE_AUTHOR("Gustavo Silva <gustavograzs@gmail.com>");
366 MODULE_DESCRIPTION("ScioSense ENS160 driver");
367 MODULE_LICENSE("GPL v2");
368