]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-uboot.git/blob - doc/driver-model/spi-howto.txt
dm: spi: Add documentation on how to convert over SPI drivers
[karo-tx-uboot.git] / doc / driver-model / spi-howto.txt
1 How to port a SPI driver to driver model
2 ========================================
3
4 Here is a rough step-by-step guide. It is based around converting the
5 exynos SPI driver to driver model (DM) and the example code is based
6 around U-Boot v2014.10-rc2 (commit be9f643).
7
8 It is quite long since it includes actual code examples.
9
10 Before driver model, SPI drivers have their own private structure which
11 contains 'struct spi_slave'. With driver model, 'struct spi_slave' still
12 exists, but now it is 'per-child data' for the SPI bus. Each child of the
13 SPI bus is a SPI slave. The information that was stored in the
14 driver-specific slave structure can now be port in private data for the
15 SPI bus.
16
17 For example, struct tegra_spi_slave looks like this:
18
19 struct tegra_spi_slave {
20         struct spi_slave slave;
21         struct tegra_spi_ctrl *ctrl;
22 };
23
24 In this case 'slave' will be in per-child data, and 'ctrl' will be in the
25 SPI's buses private data.
26
27
28 0. How long does this take?
29
30 You should be able to complete this within 2 hours, including testing but
31 excluding preparing the patches. The API is basically the same as before
32 with only minor changes:
33
34 - methods to set speed and mode are separated out
35 - cs_info is used to get information on a chip select
36
37
38 1. Enable driver mode for SPI and SPI flash
39
40 Add these to your board config:
41
42 #define CONFIG_DM_SPI
43 #define CONFIG_DM_SPI_FLASH
44
45
46 2. Add the skeleton
47
48 Put this code at the bottom of your existing driver file:
49
50 struct spi_slave *spi_setup_slave(unsigned int busnum, unsigned int cs,
51                         unsigned int max_hz, unsigned int mode)
52 {
53         return NULL;
54 }
55
56 struct spi_slave *spi_setup_slave_fdt(const void *blob, int slave_node,
57                                       int spi_node)
58 {
59         return NULL;
60 }
61
62 static int exynos_spi_ofdata_to_platdata(struct udevice *dev)
63 {
64         return -ENODEV;
65 }
66
67 static int exynos_spi_probe(struct udevice *dev)
68 {
69         return -ENODEV;
70 }
71
72 static int exynos_spi_remove(struct udevice *dev)
73 {
74         return -ENODEV;
75 }
76
77 static int exynos_spi_claim_bus(struct udevice *dev)
78 {
79
80         return -ENODEV;
81 }
82
83 static int exynos_spi_release_bus(struct udevice *dev)
84 {
85
86         return -ENODEV;
87 }
88
89 static int exynos_spi_xfer(struct udevice *dev, unsigned int bitlen,
90                             const void *dout, void *din, unsigned long flags)
91 {
92
93         return -ENODEV;
94 }
95
96 static int exynos_spi_set_speed(struct udevice *dev, uint speed)
97 {
98         return -ENODEV;
99 }
100
101 static int exynos_spi_set_mode(struct udevice *dev, uint mode)
102 {
103         return -ENODEV;
104 }
105
106 static int exynos_cs_info(struct udevice *bus, uint cs,
107                           struct spi_cs_info *info)
108 {
109         return -ENODEV;
110 }
111
112 static const struct dm_spi_ops exynos_spi_ops = {
113         .claim_bus      = exynos_spi_claim_bus,
114         .release_bus    = exynos_spi_release_bus,
115         .xfer           = exynos_spi_xfer,
116         .set_speed      = exynos_spi_set_speed,
117         .set_mode       = exynos_spi_set_mode,
118         .cs_info        = exynos_cs_info,
119 };
120
121 static const struct udevice_id exynos_spi_ids[] = {
122         { .compatible = "samsung,exynos-spi" },
123         { }
124 };
125
126 U_BOOT_DRIVER(exynos_spi) = {
127         .name   = "exynos_spi",
128         .id     = UCLASS_SPI,
129         .of_match = exynos_spi_ids,
130         .ops    = &exynos_spi_ops,
131         .ofdata_to_platdata = exynos_spi_ofdata_to_platdata,
132         .probe  = exynos_spi_probe,
133         .remove = exynos_spi_remove,
134 };
135
136
137 3. Replace 'exynos' in the above code with your driver name
138
139
140 4. #ifdef out all of the code in your driver except for the above
141
142 This will allow you to get it building, which means you can work
143 incrementally. Since all the methods return an error initially, there is
144 less chance that you will accidentally leave something in.
145
146 Also, even though your conversion is basically a rewrite, it might help
147 reviewers if you leave functions in the same place in the file,
148 particularly for large drivers.
149
150
151 5. Add some includes
152
153 Add these includes to your driver:
154
155 #include <dm.h>
156 #include <errno.h>
157
158
159 6. Build
160
161 At this point you should be able to build U-Boot for your board with the
162 empty SPI driver. You still have empty methods in your driver, but we will
163 write these one by one.
164
165 If you have spi_init() functions or the like that are called from your
166 board then the build will fail. Remove these calls and make a note of the
167 init that needs to be done.
168
169
170 7. Set up your platform data structure
171
172 This will hold the information your driver to operate, like its hardware
173 address or maximum frequency.
174
175 You may already have a struct like this, or you may need to create one
176 from some of the #defines or global variables in the driver.
177
178 Note that this information is not the run-time information. It should not
179 include state that changes. It should be fixed throughout the live of
180 U-Boot. Run-time information comes later.
181
182 Here is what was in the exynos spi driver:
183
184 struct spi_bus {
185         enum periph_id periph_id;
186         s32 frequency;          /* Default clock frequency, -1 for none */
187         struct exynos_spi *regs;
188         int inited;             /* 1 if this bus is ready for use */
189         int node;
190         uint deactivate_delay_us;       /* Delay to wait after deactivate */
191 };
192
193 Of these, inited is handled by DM and node is the device tree node, which
194 DM tells you. The name is not quite right. So in this case we would use:
195
196 struct exynos_spi_platdata {
197         enum periph_id periph_id;
198         s32 frequency;          /* Default clock frequency, -1 for none */
199         struct exynos_spi *regs;
200         uint deactivate_delay_us;       /* Delay to wait after deactivate */
201 };
202
203
204 8a. Write ofdata_to_platdata()   [for device tree only]
205
206 This method will convert information in the device tree node into a C
207 structure in your driver (called platform data). If you are not using
208 device tree, go to 8b.
209
210 DM will automatically allocate the struct for us when we are using device
211 tree, but we need to tell it the size:
212
213 U_BOOT_DRIVER(spi_exynos) = {
214 ...
215         .platdata_auto_alloc_size = sizeof(struct exynos_spi_platdata),
216
217
218 Here is a sample function. It gets a pointer to the platform data and
219 fills in the fields from device tree.
220
221 static int exynos_spi_ofdata_to_platdata(struct udevice *bus)
222 {
223         struct exynos_spi_platdata *plat = bus->platdata;
224         const void *blob = gd->fdt_blob;
225         int node = bus->of_offset;
226
227         plat->regs = (struct exynos_spi *)fdtdec_get_addr(blob, node, "reg");
228         plat->periph_id = pinmux_decode_periph_id(blob, node);
229
230         if (plat->periph_id == PERIPH_ID_NONE) {
231                 debug("%s: Invalid peripheral ID %d\n", __func__,
232                         plat->periph_id);
233                 return -FDT_ERR_NOTFOUND;
234         }
235
236         /* Use 500KHz as a suitable default */
237         plat->frequency = fdtdec_get_int(blob, node, "spi-max-frequency",
238                                         500000);
239         plat->deactivate_delay_us = fdtdec_get_int(blob, node,
240                                         "spi-deactivate-delay", 0);
241         debug("%s: regs=%p, periph_id=%d, max-frequency=%d, deactivate_delay=%d\n",
242               __func__, plat->regs, plat->periph_id, plat->frequency,
243               plat->deactivate_delay_us);
244
245         return 0;
246 }
247
248
249 8b. Add the platform data  [non-device-tree only]
250
251 Specify this data in a U_BOOT_DEVICE() declaration in your board file:
252
253 struct exynos_spi_platdata platdata_spi0 = {
254         .periph_id = ...
255         .frequency = ...
256         .regs = ...
257         .deactivate_delay_us = ...
258 };
259
260 U_BOOT_DEVICE(board_spi0) = {
261         .name = "exynos_spi",
262         .platdata = &platdata_spi0,
263 };
264
265 You will unfortunately need to put the struct into a header file in this
266 case so that your board file can use it.
267
268
269 9. Add the device private data
270
271 Most devices have some private data which they use to keep track of things
272 while active. This is the run-time information and needs to be stored in
273 a structure. There is probably a structure in the driver that includes a
274 'struct spi_slave', so you can use that.
275
276 struct exynos_spi_slave {
277         struct spi_slave slave;
278         struct exynos_spi *regs;
279         unsigned int freq;              /* Default frequency */
280         unsigned int mode;
281         enum periph_id periph_id;       /* Peripheral ID for this device */
282         unsigned int fifo_size;
283         int skip_preamble;
284         struct spi_bus *bus;            /* Pointer to our SPI bus info */
285         ulong last_transaction_us;      /* Time of last transaction end */
286 };
287
288
289 We should rename this to make its purpose more obvious, and get rid of
290 the slave structure, so we have:
291
292 struct exynos_spi_priv {
293         struct exynos_spi *regs;
294         unsigned int freq;              /* Default frequency */
295         unsigned int mode;
296         enum periph_id periph_id;       /* Peripheral ID for this device */
297         unsigned int fifo_size;
298         int skip_preamble;
299         ulong last_transaction_us;      /* Time of last transaction end */
300 };
301
302
303 DM can auto-allocate this also:
304
305 U_BOOT_DRIVER(spi_exynos) = {
306 ...
307         .priv_auto_alloc_size = sizeof(struct exynos_spi_priv),
308
309
310 Note that this is created before the probe method is called, and destroyed
311 after the remove method is called. It will be zeroed when the probe
312 method is called.
313
314
315 10. Add the probe() and remove() methods
316
317 Note: It's a good idea to build repeatedly as you are working, to avoid a
318 huge amount of work getting things compiling at the end.
319
320 The probe method is supposed to set up the hardware. U-Boot used to use
321 spi_setup_slave() to do this. So take a look at this function and see
322 what you can copy out to set things up.
323
324
325 static int exynos_spi_probe(struct udevice *bus)
326 {
327         struct exynos_spi_platdata *plat = dev_get_platdata(bus);
328         struct exynos_spi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
329
330         priv->regs = plat->regs;
331         if (plat->periph_id == PERIPH_ID_SPI1 ||
332             plat->periph_id == PERIPH_ID_SPI2)
333                 priv->fifo_size = 64;
334         else
335                 priv->fifo_size = 256;
336
337         priv->skip_preamble = 0;
338         priv->last_transaction_us = timer_get_us();
339         priv->freq = plat->frequency;
340         priv->periph_id = plat->periph_id;
341
342         return 0;
343 }
344
345 This implementation doesn't actually touch the hardware, which is somewhat
346 unusual for a driver. In this case we will do that when the device is
347 claimed by something that wants to use the SPI bus.
348
349 For remove we could shut down the clocks, but in this case there is
350 nothing to do. DM frees any memory that it allocated, so we can just
351 remove exynos_spi_remove() and its reference in U_BOOT_DRIVER.
352
353
354 11. Implement set_speed()
355
356 This should set up clocks so that the SPI bus is running at the right
357 speed. With the old API spi_claim_bus() would normally do this and several
358 of the following functions, so let's look at that function:
359
360 int spi_claim_bus(struct spi_slave *slave)
361 {
362         struct exynos_spi_slave *spi_slave = to_exynos_spi(slave);
363         struct exynos_spi *regs = spi_slave->regs;
364         u32 reg = 0;
365         int ret;
366
367         ret = set_spi_clk(spi_slave->periph_id,
368                                         spi_slave->freq);
369         if (ret < 0) {
370                 debug("%s: Failed to setup spi clock\n", __func__);
371                 return ret;
372         }
373
374         exynos_pinmux_config(spi_slave->periph_id, PINMUX_FLAG_NONE);
375
376         spi_flush_fifo(slave);
377
378         reg = readl(&regs->ch_cfg);
379         reg &= ~(SPI_CH_CPHA_B | SPI_CH_CPOL_L);
380
381         if (spi_slave->mode & SPI_CPHA)
382                 reg |= SPI_CH_CPHA_B;
383
384         if (spi_slave->mode & SPI_CPOL)
385                 reg |= SPI_CH_CPOL_L;
386
387         writel(reg, &regs->ch_cfg);
388         writel(SPI_FB_DELAY_180, &regs->fb_clk);
389
390         return 0;
391 }
392
393
394 It sets up the speed, mode, pinmux, feedback delay and clears the FIFOs.
395 With DM these will happen in separate methods.
396
397
398 Here is an example for the speed part:
399
400 static int exynos_spi_set_speed(struct udevice *bus, uint speed)
401 {
402         struct exynos_spi_platdata *plat = bus->platdata;
403         struct exynos_spi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
404         int ret;
405
406         if (speed > plat->frequency)
407                 speed = plat->frequency;
408         ret = set_spi_clk(priv->periph_id, speed);
409         if (ret)
410                 return ret;
411         priv->freq = speed;
412         debug("%s: regs=%p, speed=%d\n", __func__, priv->regs, priv->freq);
413
414         return 0;
415 }
416
417
418 12. Implement set_mode()
419
420 This should adjust the SPI mode (polarity, etc.). Again this code probably
421 comes from the old spi_claim_bus(). Here is an example:
422
423
424 static int exynos_spi_set_mode(struct udevice *bus, uint mode)
425 {
426         struct exynos_spi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
427         uint32_t reg;
428
429         reg = readl(&priv->regs->ch_cfg);
430         reg &= ~(SPI_CH_CPHA_B | SPI_CH_CPOL_L);
431
432         if (mode & SPI_CPHA)
433                 reg |= SPI_CH_CPHA_B;
434
435         if (mode & SPI_CPOL)
436                 reg |= SPI_CH_CPOL_L;
437
438         writel(reg, &priv->regs->ch_cfg);
439         priv->mode = mode;
440         debug("%s: regs=%p, mode=%d\n", __func__, priv->regs, priv->mode);
441
442         return 0;
443 }
444
445
446 13. Implement claim_bus()
447
448 This is where a client wants to make use of the bus, so claims it first.
449 At this point we need to make sure everything is set up ready for data
450 transfer. Note that this function is wholly internal to the driver - at
451 present the SPI uclass never calls it.
452
453 Here again we look at the old claim function and see some code that is
454 needed. It is anything unrelated to speed and mode:
455
456 static int exynos_spi_claim_bus(struct udevice *bus)
457 {
458         struct exynos_spi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
459
460         exynos_pinmux_config(priv->periph_id, PINMUX_FLAG_NONE);
461         spi_flush_fifo(priv->regs);
462
463         writel(SPI_FB_DELAY_180, &priv->regs->fb_clk);
464
465         return 0;
466 }
467
468 The spi_flush_fifo() function is in the removed part of the code, so we
469 need to expose it again (perhaps with an #endif before it and '#if 0'
470 after it). It only needs access to priv->regs which is why we have
471 passed that in:
472
473 /**
474  * Flush spi tx, rx fifos and reset the SPI controller
475  *
476  * @param regs  Pointer to SPI registers
477  */
478 static void spi_flush_fifo(struct exynos_spi *regs)
479 {
480         clrsetbits_le32(&regs->ch_cfg, SPI_CH_HS_EN, SPI_CH_RST);
481         clrbits_le32(&regs->ch_cfg, SPI_CH_RST);
482         setbits_le32(&regs->ch_cfg, SPI_TX_CH_ON | SPI_RX_CH_ON);
483 }
484
485
486 14. Implement release_bus()
487
488 This releases the bus - in our example the old code in spi_release_bus()
489 is a call to spi_flush_fifo, so we add:
490
491 static int exynos_spi_release_bus(struct udevice *bus)
492 {
493         struct exynos_spi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
494
495         spi_flush_fifo(priv->regs);
496
497         return 0;
498 }
499
500
501 15. Implement xfer()
502
503 This is the final method that we need to create, and it is where all the
504 work happens. The method parameters are the same as the old spi_xfer() with
505 the addition of a 'struct udevice' so conversion is pretty easy. Start
506 by copying the contents of spi_xfer() to your new xfer() method and proceed
507 from there.
508
509 If (flags & SPI_XFER_BEGIN) is non-zero then xfer() normally calls an
510 activate function, something like this:
511
512 void spi_cs_activate(struct spi_slave *slave)
513 {
514         struct exynos_spi_slave *spi_slave = to_exynos_spi(slave);
515
516         /* If it's too soon to do another transaction, wait */
517         if (spi_slave->bus->deactivate_delay_us &&
518             spi_slave->last_transaction_us) {
519                 ulong delay_us;         /* The delay completed so far */
520                 delay_us = timer_get_us() - spi_slave->last_transaction_us;
521                 if (delay_us < spi_slave->bus->deactivate_delay_us)
522                         udelay(spi_slave->bus->deactivate_delay_us - delay_us);
523         }
524
525         clrbits_le32(&spi_slave->regs->cs_reg, SPI_SLAVE_SIG_INACT);
526         debug("Activate CS, bus %d\n", spi_slave->slave.bus);
527         spi_slave->skip_preamble = spi_slave->mode & SPI_PREAMBLE;
528 }
529
530 The new version looks like this:
531
532 static void spi_cs_activate(struct udevice *dev)
533 {
534         struct udevice *bus = dev->parent;
535         struct exynos_spi_platdata *pdata = dev_get_platdata(bus);
536         struct exynos_spi_priv *priv = dev_get_priv(bus);
537
538         /* If it's too soon to do another transaction, wait */
539         if (pdata->deactivate_delay_us &&
540             priv->last_transaction_us) {
541                 ulong delay_us;         /* The delay completed so far */
542                 delay_us = timer_get_us() - priv->last_transaction_us;
543                 if (delay_us < pdata->deactivate_delay_us)
544                         udelay(pdata->deactivate_delay_us - delay_us);
545         }
546
547         clrbits_le32(&priv->regs->cs_reg, SPI_SLAVE_SIG_INACT);
548         debug("Activate CS, bus '%s'\n", bus->name);
549         priv->skip_preamble = priv->mode & SPI_PREAMBLE;
550 }
551
552 All we have really done here is change the pointers and print the device name
553 instead of the bus number. Other local static functions can be treated in
554 the same way.
555
556
557 16. Set up the per-child data and child pre-probe function
558
559 To minimise the pain and complexity of the SPI subsystem while the driver
560 model change-over is in place, struct spi_slave is used to reference a
561 SPI bus slave, even though that slave is actually a struct udevice. In fact
562 struct spi_slave is the device's child data. We need to make sure this space
563 is available. It is possible to allocate more space that struct spi_slave
564 needs, but this is the minimum.
565
566 U_BOOT_DRIVER(exynos_spi) = {
567 ...
568         .per_child_auto_alloc_size      = sizeof(struct spi_slave),
569 }
570
571
572 17. Optional: Set up cs_info() if you want it
573
574 Sometimes it is useful to know whether a SPI chip select is valid, but this
575 is not obvious from outside the driver. In this case you can provide a
576 method for cs_info() to deal with this. If you don't provide it, then the
577 device tree will be used to determine what chip selects are valid.
578
579 Return -ENODEV if the supplied chip select is invalid, or 0 if it is valid.
580 If you don't provide the cs_info() method, -ENODEV is assumed for all
581 chip selects that do not appear in the device tree.
582
583
584 18. Test it
585
586 Now that you have the code written and it compiles, try testing it using
587 the 'sf test' command. You may need to enable CONFIG_CMD_SF_TEST for your
588 board.
589
590
591 19. Prepare patches and send them to the mailing lists
592
593 You can use 'tools/patman/patman' to prepare, check and send patches for
594 your work. See the README for details.