xref: /linux/drivers/ptp/ptp_qoriq.c (revision e9f0878c4b2004ac19581274c1ae4c61ae3ca70e)
1 /*
2  * PTP 1588 clock for Freescale QorIQ 1588 timer
3  *
4  * Copyright (C) 2010 OMICRON electronics GmbH
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 
21 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
22 
23 #include <linux/device.h>
24 #include <linux/hrtimer.h>
25 #include <linux/interrupt.h>
26 #include <linux/kernel.h>
27 #include <linux/module.h>
28 #include <linux/of.h>
29 #include <linux/of_platform.h>
30 #include <linux/timex.h>
31 #include <linux/slab.h>
32 #include <linux/clk.h>
33 
34 #include <linux/fsl/ptp_qoriq.h>
35 
36 /*
37  * Register access functions
38  */
39 
40 /* Caller must hold qoriq_ptp->lock. */
41 static u64 tmr_cnt_read(struct qoriq_ptp *qoriq_ptp)
42 {
43 	struct qoriq_ptp_registers *regs = &qoriq_ptp->regs;
44 	u64 ns;
45 	u32 lo, hi;
46 
47 	lo = qoriq_read(&regs->ctrl_regs->tmr_cnt_l);
48 	hi = qoriq_read(&regs->ctrl_regs->tmr_cnt_h);
49 	ns = ((u64) hi) << 32;
50 	ns |= lo;
51 	return ns;
52 }
53 
54 /* Caller must hold qoriq_ptp->lock. */
55 static void tmr_cnt_write(struct qoriq_ptp *qoriq_ptp, u64 ns)
56 {
57 	struct qoriq_ptp_registers *regs = &qoriq_ptp->regs;
58 	u32 hi = ns >> 32;
59 	u32 lo = ns & 0xffffffff;
60 
61 	qoriq_write(&regs->ctrl_regs->tmr_cnt_l, lo);
62 	qoriq_write(&regs->ctrl_regs->tmr_cnt_h, hi);
63 }
64 
65 /* Caller must hold qoriq_ptp->lock. */
66 static void set_alarm(struct qoriq_ptp *qoriq_ptp)
67 {
68 	struct qoriq_ptp_registers *regs = &qoriq_ptp->regs;
69 	u64 ns;
70 	u32 lo, hi;
71 
72 	ns = tmr_cnt_read(qoriq_ptp) + 1500000000ULL;
73 	ns = div_u64(ns, 1000000000UL) * 1000000000ULL;
74 	ns -= qoriq_ptp->tclk_period;
75 	hi = ns >> 32;
76 	lo = ns & 0xffffffff;
77 	qoriq_write(&regs->alarm_regs->tmr_alarm1_l, lo);
78 	qoriq_write(&regs->alarm_regs->tmr_alarm1_h, hi);
79 }
80 
81 /* Caller must hold qoriq_ptp->lock. */
82 static void set_fipers(struct qoriq_ptp *qoriq_ptp)
83 {
84 	struct qoriq_ptp_registers *regs = &qoriq_ptp->regs;
85 
86 	set_alarm(qoriq_ptp);
87 	qoriq_write(&regs->fiper_regs->tmr_fiper1, qoriq_ptp->tmr_fiper1);
88 	qoriq_write(&regs->fiper_regs->tmr_fiper2, qoriq_ptp->tmr_fiper2);
89 }
90 
91 /*
92  * Interrupt service routine
93  */
94 
95 static irqreturn_t isr(int irq, void *priv)
96 {
97 	struct qoriq_ptp *qoriq_ptp = priv;
98 	struct qoriq_ptp_registers *regs = &qoriq_ptp->regs;
99 	struct ptp_clock_event event;
100 	u64 ns;
101 	u32 ack = 0, lo, hi, mask, val;
102 
103 	val = qoriq_read(&regs->ctrl_regs->tmr_tevent);
104 
105 	if (val & ETS1) {
106 		ack |= ETS1;
107 		hi = qoriq_read(&regs->etts_regs->tmr_etts1_h);
108 		lo = qoriq_read(&regs->etts_regs->tmr_etts1_l);
109 		event.type = PTP_CLOCK_EXTTS;
110 		event.index = 0;
111 		event.timestamp = ((u64) hi) << 32;
112 		event.timestamp |= lo;
113 		ptp_clock_event(qoriq_ptp->clock, &event);
114 	}
115 
116 	if (val & ETS2) {
117 		ack |= ETS2;
118 		hi = qoriq_read(&regs->etts_regs->tmr_etts2_h);
119 		lo = qoriq_read(&regs->etts_regs->tmr_etts2_l);
120 		event.type = PTP_CLOCK_EXTTS;
121 		event.index = 1;
122 		event.timestamp = ((u64) hi) << 32;
123 		event.timestamp |= lo;
124 		ptp_clock_event(qoriq_ptp->clock, &event);
125 	}
126 
127 	if (val & ALM2) {
128 		ack |= ALM2;
129 		if (qoriq_ptp->alarm_value) {
130 			event.type = PTP_CLOCK_ALARM;
131 			event.index = 0;
132 			event.timestamp = qoriq_ptp->alarm_value;
133 			ptp_clock_event(qoriq_ptp->clock, &event);
134 		}
135 		if (qoriq_ptp->alarm_interval) {
136 			ns = qoriq_ptp->alarm_value + qoriq_ptp->alarm_interval;
137 			hi = ns >> 32;
138 			lo = ns & 0xffffffff;
139 			spin_lock(&qoriq_ptp->lock);
140 			qoriq_write(&regs->alarm_regs->tmr_alarm2_l, lo);
141 			qoriq_write(&regs->alarm_regs->tmr_alarm2_h, hi);
142 			spin_unlock(&qoriq_ptp->lock);
143 			qoriq_ptp->alarm_value = ns;
144 		} else {
145 			qoriq_write(&regs->ctrl_regs->tmr_tevent, ALM2);
146 			spin_lock(&qoriq_ptp->lock);
147 			mask = qoriq_read(&regs->ctrl_regs->tmr_temask);
148 			mask &= ~ALM2EN;
149 			qoriq_write(&regs->ctrl_regs->tmr_temask, mask);
150 			spin_unlock(&qoriq_ptp->lock);
151 			qoriq_ptp->alarm_value = 0;
152 			qoriq_ptp->alarm_interval = 0;
153 		}
154 	}
155 
156 	if (val & PP1) {
157 		ack |= PP1;
158 		event.type = PTP_CLOCK_PPS;
159 		ptp_clock_event(qoriq_ptp->clock, &event);
160 	}
161 
162 	if (ack) {
163 		qoriq_write(&regs->ctrl_regs->tmr_tevent, ack);
164 		return IRQ_HANDLED;
165 	} else
166 		return IRQ_NONE;
167 }
168 
169 /*
170  * PTP clock operations
171  */
172 
173 static int ptp_qoriq_adjfine(struct ptp_clock_info *ptp, long scaled_ppm)
174 {
175 	u64 adj, diff;
176 	u32 tmr_add;
177 	int neg_adj = 0;
178 	struct qoriq_ptp *qoriq_ptp = container_of(ptp, struct qoriq_ptp, caps);
179 	struct qoriq_ptp_registers *regs = &qoriq_ptp->regs;
180 
181 	if (scaled_ppm < 0) {
182 		neg_adj = 1;
183 		scaled_ppm = -scaled_ppm;
184 	}
185 	tmr_add = qoriq_ptp->tmr_add;
186 	adj = tmr_add;
187 
188 	/* calculate diff as adj*(scaled_ppm/65536)/1000000
189 	 * and round() to the nearest integer
190 	 */
191 	adj *= scaled_ppm;
192 	diff = div_u64(adj, 8000000);
193 	diff = (diff >> 13) + ((diff >> 12) & 1);
194 
195 	tmr_add = neg_adj ? tmr_add - diff : tmr_add + diff;
196 
197 	qoriq_write(&regs->ctrl_regs->tmr_add, tmr_add);
198 
199 	return 0;
200 }
201 
202 static int ptp_qoriq_adjtime(struct ptp_clock_info *ptp, s64 delta)
203 {
204 	s64 now;
205 	unsigned long flags;
206 	struct qoriq_ptp *qoriq_ptp = container_of(ptp, struct qoriq_ptp, caps);
207 
208 	spin_lock_irqsave(&qoriq_ptp->lock, flags);
209 
210 	now = tmr_cnt_read(qoriq_ptp);
211 	now += delta;
212 	tmr_cnt_write(qoriq_ptp, now);
213 	set_fipers(qoriq_ptp);
214 
215 	spin_unlock_irqrestore(&qoriq_ptp->lock, flags);
216 
217 	return 0;
218 }
219 
220 static int ptp_qoriq_gettime(struct ptp_clock_info *ptp,
221 			       struct timespec64 *ts)
222 {
223 	u64 ns;
224 	unsigned long flags;
225 	struct qoriq_ptp *qoriq_ptp = container_of(ptp, struct qoriq_ptp, caps);
226 
227 	spin_lock_irqsave(&qoriq_ptp->lock, flags);
228 
229 	ns = tmr_cnt_read(qoriq_ptp);
230 
231 	spin_unlock_irqrestore(&qoriq_ptp->lock, flags);
232 
233 	*ts = ns_to_timespec64(ns);
234 
235 	return 0;
236 }
237 
238 static int ptp_qoriq_settime(struct ptp_clock_info *ptp,
239 			       const struct timespec64 *ts)
240 {
241 	u64 ns;
242 	unsigned long flags;
243 	struct qoriq_ptp *qoriq_ptp = container_of(ptp, struct qoriq_ptp, caps);
244 
245 	ns = timespec64_to_ns(ts);
246 
247 	spin_lock_irqsave(&qoriq_ptp->lock, flags);
248 
249 	tmr_cnt_write(qoriq_ptp, ns);
250 	set_fipers(qoriq_ptp);
251 
252 	spin_unlock_irqrestore(&qoriq_ptp->lock, flags);
253 
254 	return 0;
255 }
256 
257 static int ptp_qoriq_enable(struct ptp_clock_info *ptp,
258 			      struct ptp_clock_request *rq, int on)
259 {
260 	struct qoriq_ptp *qoriq_ptp = container_of(ptp, struct qoriq_ptp, caps);
261 	struct qoriq_ptp_registers *regs = &qoriq_ptp->regs;
262 	unsigned long flags;
263 	u32 bit, mask;
264 
265 	switch (rq->type) {
266 	case PTP_CLK_REQ_EXTTS:
267 		switch (rq->extts.index) {
268 		case 0:
269 			bit = ETS1EN;
270 			break;
271 		case 1:
272 			bit = ETS2EN;
273 			break;
274 		default:
275 			return -EINVAL;
276 		}
277 		spin_lock_irqsave(&qoriq_ptp->lock, flags);
278 		mask = qoriq_read(&regs->ctrl_regs->tmr_temask);
279 		if (on)
280 			mask |= bit;
281 		else
282 			mask &= ~bit;
283 		qoriq_write(&regs->ctrl_regs->tmr_temask, mask);
284 		spin_unlock_irqrestore(&qoriq_ptp->lock, flags);
285 		return 0;
286 
287 	case PTP_CLK_REQ_PPS:
288 		spin_lock_irqsave(&qoriq_ptp->lock, flags);
289 		mask = qoriq_read(&regs->ctrl_regs->tmr_temask);
290 		if (on)
291 			mask |= PP1EN;
292 		else
293 			mask &= ~PP1EN;
294 		qoriq_write(&regs->ctrl_regs->tmr_temask, mask);
295 		spin_unlock_irqrestore(&qoriq_ptp->lock, flags);
296 		return 0;
297 
298 	default:
299 		break;
300 	}
301 
302 	return -EOPNOTSUPP;
303 }
304 
305 static const struct ptp_clock_info ptp_qoriq_caps = {
306 	.owner		= THIS_MODULE,
307 	.name		= "qoriq ptp clock",
308 	.max_adj	= 512000,
309 	.n_alarm	= 0,
310 	.n_ext_ts	= N_EXT_TS,
311 	.n_per_out	= 0,
312 	.n_pins		= 0,
313 	.pps		= 1,
314 	.adjfine	= ptp_qoriq_adjfine,
315 	.adjtime	= ptp_qoriq_adjtime,
316 	.gettime64	= ptp_qoriq_gettime,
317 	.settime64	= ptp_qoriq_settime,
318 	.enable		= ptp_qoriq_enable,
319 };
320 
321 /**
322  * qoriq_ptp_nominal_freq - calculate nominal frequency according to
323  *			    reference clock frequency
324  *
325  * @clk_src: reference clock frequency
326  *
327  * The nominal frequency is the desired clock frequency.
328  * It should be less than the reference clock frequency.
329  * It should be a factor of 1000MHz.
330  *
331  * Return the nominal frequency
332  */
333 static u32 qoriq_ptp_nominal_freq(u32 clk_src)
334 {
335 	u32 remainder = 0;
336 
337 	clk_src /= 1000000;
338 	remainder = clk_src % 100;
339 	if (remainder) {
340 		clk_src -= remainder;
341 		clk_src += 100;
342 	}
343 
344 	do {
345 		clk_src -= 100;
346 
347 	} while (1000 % clk_src);
348 
349 	return clk_src * 1000000;
350 }
351 
352 /**
353  * qoriq_ptp_auto_config - calculate a set of default configurations
354  *
355  * @qoriq_ptp: pointer to qoriq_ptp
356  * @node: pointer to device_node
357  *
358  * If below dts properties are not provided, this function will be
359  * called to calculate a set of default configurations for them.
360  *   "fsl,tclk-period"
361  *   "fsl,tmr-prsc"
362  *   "fsl,tmr-add"
363  *   "fsl,tmr-fiper1"
364  *   "fsl,tmr-fiper2"
365  *   "fsl,max-adj"
366  *
367  * Return 0 if success
368  */
369 static int qoriq_ptp_auto_config(struct qoriq_ptp *qoriq_ptp,
370 				 struct device_node *node)
371 {
372 	struct clk *clk;
373 	u64 freq_comp;
374 	u64 max_adj;
375 	u32 nominal_freq;
376 	u32 remainder = 0;
377 	u32 clk_src = 0;
378 
379 	qoriq_ptp->cksel = DEFAULT_CKSEL;
380 
381 	clk = of_clk_get(node, 0);
382 	if (!IS_ERR(clk)) {
383 		clk_src = clk_get_rate(clk);
384 		clk_put(clk);
385 	}
386 
387 	if (clk_src <= 100000000UL) {
388 		pr_err("error reference clock value, or lower than 100MHz\n");
389 		return -EINVAL;
390 	}
391 
392 	nominal_freq = qoriq_ptp_nominal_freq(clk_src);
393 	if (!nominal_freq)
394 		return -EINVAL;
395 
396 	qoriq_ptp->tclk_period = 1000000000UL / nominal_freq;
397 	qoriq_ptp->tmr_prsc = DEFAULT_TMR_PRSC;
398 
399 	/* Calculate initial frequency compensation value for TMR_ADD register.
400 	 * freq_comp = ceil(2^32 / freq_ratio)
401 	 * freq_ratio = reference_clock_freq / nominal_freq
402 	 */
403 	freq_comp = ((u64)1 << 32) * nominal_freq;
404 	freq_comp = div_u64_rem(freq_comp, clk_src, &remainder);
405 	if (remainder)
406 		freq_comp++;
407 
408 	qoriq_ptp->tmr_add = freq_comp;
409 	qoriq_ptp->tmr_fiper1 = DEFAULT_FIPER1_PERIOD - qoriq_ptp->tclk_period;
410 	qoriq_ptp->tmr_fiper2 = DEFAULT_FIPER2_PERIOD - qoriq_ptp->tclk_period;
411 
412 	/* max_adj = 1000000000 * (freq_ratio - 1.0) - 1
413 	 * freq_ratio = reference_clock_freq / nominal_freq
414 	 */
415 	max_adj = 1000000000ULL * (clk_src - nominal_freq);
416 	max_adj = div_u64(max_adj, nominal_freq) - 1;
417 	qoriq_ptp->caps.max_adj = max_adj;
418 
419 	return 0;
420 }
421 
422 static int qoriq_ptp_probe(struct platform_device *dev)
423 {
424 	struct device_node *node = dev->dev.of_node;
425 	struct qoriq_ptp *qoriq_ptp;
426 	struct qoriq_ptp_registers *regs;
427 	struct timespec64 now;
428 	int err = -ENOMEM;
429 	u32 tmr_ctrl;
430 	unsigned long flags;
431 	void __iomem *base;
432 
433 	qoriq_ptp = kzalloc(sizeof(*qoriq_ptp), GFP_KERNEL);
434 	if (!qoriq_ptp)
435 		goto no_memory;
436 
437 	err = -EINVAL;
438 
439 	qoriq_ptp->caps = ptp_qoriq_caps;
440 
441 	if (of_property_read_u32(node, "fsl,cksel", &qoriq_ptp->cksel))
442 		qoriq_ptp->cksel = DEFAULT_CKSEL;
443 
444 	if (of_property_read_u32(node,
445 				 "fsl,tclk-period", &qoriq_ptp->tclk_period) ||
446 	    of_property_read_u32(node,
447 				 "fsl,tmr-prsc", &qoriq_ptp->tmr_prsc) ||
448 	    of_property_read_u32(node,
449 				 "fsl,tmr-add", &qoriq_ptp->tmr_add) ||
450 	    of_property_read_u32(node,
451 				 "fsl,tmr-fiper1", &qoriq_ptp->tmr_fiper1) ||
452 	    of_property_read_u32(node,
453 				 "fsl,tmr-fiper2", &qoriq_ptp->tmr_fiper2) ||
454 	    of_property_read_u32(node,
455 				 "fsl,max-adj", &qoriq_ptp->caps.max_adj)) {
456 		pr_warn("device tree node missing required elements, try automatic configuration\n");
457 
458 		if (qoriq_ptp_auto_config(qoriq_ptp, node))
459 			goto no_config;
460 	}
461 
462 	err = -ENODEV;
463 
464 	qoriq_ptp->irq = platform_get_irq(dev, 0);
465 
466 	if (qoriq_ptp->irq < 0) {
467 		pr_err("irq not in device tree\n");
468 		goto no_node;
469 	}
470 	if (request_irq(qoriq_ptp->irq, isr, IRQF_SHARED, DRIVER, qoriq_ptp)) {
471 		pr_err("request_irq failed\n");
472 		goto no_node;
473 	}
474 
475 	qoriq_ptp->rsrc = platform_get_resource(dev, IORESOURCE_MEM, 0);
476 	if (!qoriq_ptp->rsrc) {
477 		pr_err("no resource\n");
478 		goto no_resource;
479 	}
480 	if (request_resource(&iomem_resource, qoriq_ptp->rsrc)) {
481 		pr_err("resource busy\n");
482 		goto no_resource;
483 	}
484 
485 	spin_lock_init(&qoriq_ptp->lock);
486 
487 	base = ioremap(qoriq_ptp->rsrc->start,
488 		       resource_size(qoriq_ptp->rsrc));
489 	if (!base) {
490 		pr_err("ioremap ptp registers failed\n");
491 		goto no_ioremap;
492 	}
493 
494 	qoriq_ptp->base = base;
495 
496 	if (of_device_is_compatible(node, "fsl,fman-ptp-timer")) {
497 		qoriq_ptp->regs.ctrl_regs = base + FMAN_CTRL_REGS_OFFSET;
498 		qoriq_ptp->regs.alarm_regs = base + FMAN_ALARM_REGS_OFFSET;
499 		qoriq_ptp->regs.fiper_regs = base + FMAN_FIPER_REGS_OFFSET;
500 		qoriq_ptp->regs.etts_regs = base + FMAN_ETTS_REGS_OFFSET;
501 	} else {
502 		qoriq_ptp->regs.ctrl_regs = base + CTRL_REGS_OFFSET;
503 		qoriq_ptp->regs.alarm_regs = base + ALARM_REGS_OFFSET;
504 		qoriq_ptp->regs.fiper_regs = base + FIPER_REGS_OFFSET;
505 		qoriq_ptp->regs.etts_regs = base + ETTS_REGS_OFFSET;
506 	}
507 
508 	ktime_get_real_ts64(&now);
509 	ptp_qoriq_settime(&qoriq_ptp->caps, &now);
510 
511 	tmr_ctrl =
512 	  (qoriq_ptp->tclk_period & TCLK_PERIOD_MASK) << TCLK_PERIOD_SHIFT |
513 	  (qoriq_ptp->cksel & CKSEL_MASK) << CKSEL_SHIFT;
514 
515 	spin_lock_irqsave(&qoriq_ptp->lock, flags);
516 
517 	regs = &qoriq_ptp->regs;
518 	qoriq_write(&regs->ctrl_regs->tmr_ctrl,   tmr_ctrl);
519 	qoriq_write(&regs->ctrl_regs->tmr_add,    qoriq_ptp->tmr_add);
520 	qoriq_write(&regs->ctrl_regs->tmr_prsc,   qoriq_ptp->tmr_prsc);
521 	qoriq_write(&regs->fiper_regs->tmr_fiper1, qoriq_ptp->tmr_fiper1);
522 	qoriq_write(&regs->fiper_regs->tmr_fiper2, qoriq_ptp->tmr_fiper2);
523 	set_alarm(qoriq_ptp);
524 	qoriq_write(&regs->ctrl_regs->tmr_ctrl,   tmr_ctrl|FIPERST|RTPE|TE|FRD);
525 
526 	spin_unlock_irqrestore(&qoriq_ptp->lock, flags);
527 
528 	qoriq_ptp->clock = ptp_clock_register(&qoriq_ptp->caps, &dev->dev);
529 	if (IS_ERR(qoriq_ptp->clock)) {
530 		err = PTR_ERR(qoriq_ptp->clock);
531 		goto no_clock;
532 	}
533 	qoriq_ptp->phc_index = ptp_clock_index(qoriq_ptp->clock);
534 
535 	platform_set_drvdata(dev, qoriq_ptp);
536 
537 	return 0;
538 
539 no_clock:
540 	iounmap(qoriq_ptp->base);
541 no_ioremap:
542 	release_resource(qoriq_ptp->rsrc);
543 no_resource:
544 	free_irq(qoriq_ptp->irq, qoriq_ptp);
545 no_config:
546 no_node:
547 	kfree(qoriq_ptp);
548 no_memory:
549 	return err;
550 }
551 
552 static int qoriq_ptp_remove(struct platform_device *dev)
553 {
554 	struct qoriq_ptp *qoriq_ptp = platform_get_drvdata(dev);
555 	struct qoriq_ptp_registers *regs = &qoriq_ptp->regs;
556 
557 	qoriq_write(&regs->ctrl_regs->tmr_temask, 0);
558 	qoriq_write(&regs->ctrl_regs->tmr_ctrl,   0);
559 
560 	ptp_clock_unregister(qoriq_ptp->clock);
561 	iounmap(qoriq_ptp->base);
562 	release_resource(qoriq_ptp->rsrc);
563 	free_irq(qoriq_ptp->irq, qoriq_ptp);
564 	kfree(qoriq_ptp);
565 
566 	return 0;
567 }
568 
569 static const struct of_device_id match_table[] = {
570 	{ .compatible = "fsl,etsec-ptp" },
571 	{ .compatible = "fsl,fman-ptp-timer" },
572 	{},
573 };
574 MODULE_DEVICE_TABLE(of, match_table);
575 
576 static struct platform_driver qoriq_ptp_driver = {
577 	.driver = {
578 		.name		= "ptp_qoriq",
579 		.of_match_table	= match_table,
580 	},
581 	.probe       = qoriq_ptp_probe,
582 	.remove      = qoriq_ptp_remove,
583 };
584 
585 module_platform_driver(qoriq_ptp_driver);
586 
587 MODULE_AUTHOR("Richard Cochran <richardcochran@gmail.com>");
588 MODULE_DESCRIPTION("PTP clock for Freescale QorIQ 1588 timer");
589 MODULE_LICENSE("GPL");
590