]> git.kernelconcepts.de Git - karo-tx-linux.git/blob - include/linux/spi/spi.h
spi: Let drivers translate ACPI DeviceSelection to suitable Linux chip select
[karo-tx-linux.git] / include / linux / spi / spi.h
1 /*
2  * Copyright (C) 2005 David Brownell
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
6  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
7  * (at your option) any later version.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  */
14
15 #ifndef __LINUX_SPI_H
16 #define __LINUX_SPI_H
17
18 #include <linux/device.h>
19 #include <linux/mod_devicetable.h>
20 #include <linux/slab.h>
21 #include <linux/kthread.h>
22 #include <linux/completion.h>
23 #include <linux/scatterlist.h>
24
25 struct dma_chan;
26 struct spi_master;
27 struct spi_transfer;
28
29 /*
30  * INTERFACES between SPI master-side drivers and SPI infrastructure.
31  * (There's no SPI slave support for Linux yet...)
32  */
33 extern struct bus_type spi_bus_type;
34
35 /**
36  * struct spi_statistics - statistics for spi transfers
37  * @lock:          lock protecting this structure
38  *
39  * @messages:      number of spi-messages handled
40  * @transfers:     number of spi_transfers handled
41  * @errors:        number of errors during spi_transfer
42  * @timedout:      number of timeouts during spi_transfer
43  *
44  * @spi_sync:      number of times spi_sync is used
45  * @spi_sync_immediate:
46  *                 number of times spi_sync is executed immediately
47  *                 in calling context without queuing and scheduling
48  * @spi_async:     number of times spi_async is used
49  *
50  * @bytes:         number of bytes transferred to/from device
51  * @bytes_tx:      number of bytes sent to device
52  * @bytes_rx:      number of bytes received from device
53  *
54  * @transfer_bytes_histo:
55  *                 transfer bytes histogramm
56  */
57 struct spi_statistics {
58         spinlock_t              lock; /* lock for the whole structure */
59
60         unsigned long           messages;
61         unsigned long           transfers;
62         unsigned long           errors;
63         unsigned long           timedout;
64
65         unsigned long           spi_sync;
66         unsigned long           spi_sync_immediate;
67         unsigned long           spi_async;
68
69         unsigned long long      bytes;
70         unsigned long long      bytes_rx;
71         unsigned long long      bytes_tx;
72
73 #define SPI_STATISTICS_HISTO_SIZE 17
74         unsigned long transfer_bytes_histo[SPI_STATISTICS_HISTO_SIZE];
75 };
76
77 void spi_statistics_add_transfer_stats(struct spi_statistics *stats,
78                                        struct spi_transfer *xfer,
79                                        struct spi_master *master);
80
81 #define SPI_STATISTICS_ADD_TO_FIELD(stats, field, count)        \
82         do {                                                    \
83                 unsigned long flags;                            \
84                 spin_lock_irqsave(&(stats)->lock, flags);       \
85                 (stats)->field += count;                        \
86                 spin_unlock_irqrestore(&(stats)->lock, flags);  \
87         } while (0)
88
89 #define SPI_STATISTICS_INCREMENT_FIELD(stats, field)    \
90         SPI_STATISTICS_ADD_TO_FIELD(stats, field, 1)
91
92 /**
93  * struct spi_device - Master side proxy for an SPI slave device
94  * @dev: Driver model representation of the device.
95  * @master: SPI controller used with the device.
96  * @max_speed_hz: Maximum clock rate to be used with this chip
97  *      (on this board); may be changed by the device's driver.
98  *      The spi_transfer.speed_hz can override this for each transfer.
99  * @chip_select: Chipselect, distinguishing chips handled by @master.
100  * @mode: The spi mode defines how data is clocked out and in.
101  *      This may be changed by the device's driver.
102  *      The "active low" default for chipselect mode can be overridden
103  *      (by specifying SPI_CS_HIGH) as can the "MSB first" default for
104  *      each word in a transfer (by specifying SPI_LSB_FIRST).
105  * @bits_per_word: Data transfers involve one or more words; word sizes
106  *      like eight or 12 bits are common.  In-memory wordsizes are
107  *      powers of two bytes (e.g. 20 bit samples use 32 bits).
108  *      This may be changed by the device's driver, or left at the
109  *      default (0) indicating protocol words are eight bit bytes.
110  *      The spi_transfer.bits_per_word can override this for each transfer.
111  * @irq: Negative, or the number passed to request_irq() to receive
112  *      interrupts from this device.
113  * @controller_state: Controller's runtime state
114  * @controller_data: Board-specific definitions for controller, such as
115  *      FIFO initialization parameters; from board_info.controller_data
116  * @modalias: Name of the driver to use with this device, or an alias
117  *      for that name.  This appears in the sysfs "modalias" attribute
118  *      for driver coldplugging, and in uevents used for hotplugging
119  * @cs_gpio: gpio number of the chipselect line (optional, -ENOENT when
120  *      when not using a GPIO line)
121  *
122  * @statistics: statistics for the spi_device
123  *
124  * A @spi_device is used to interchange data between an SPI slave
125  * (usually a discrete chip) and CPU memory.
126  *
127  * In @dev, the platform_data is used to hold information about this
128  * device that's meaningful to the device's protocol driver, but not
129  * to its controller.  One example might be an identifier for a chip
130  * variant with slightly different functionality; another might be
131  * information about how this particular board wires the chip's pins.
132  */
133 struct spi_device {
134         struct device           dev;
135         struct spi_master       *master;
136         u32                     max_speed_hz;
137         u8                      chip_select;
138         u8                      bits_per_word;
139         u16                     mode;
140 #define SPI_CPHA        0x01                    /* clock phase */
141 #define SPI_CPOL        0x02                    /* clock polarity */
142 #define SPI_MODE_0      (0|0)                   /* (original MicroWire) */
143 #define SPI_MODE_1      (0|SPI_CPHA)
144 #define SPI_MODE_2      (SPI_CPOL|0)
145 #define SPI_MODE_3      (SPI_CPOL|SPI_CPHA)
146 #define SPI_CS_HIGH     0x04                    /* chipselect active high? */
147 #define SPI_LSB_FIRST   0x08                    /* per-word bits-on-wire */
148 #define SPI_3WIRE       0x10                    /* SI/SO signals shared */
149 #define SPI_LOOP        0x20                    /* loopback mode */
150 #define SPI_NO_CS       0x40                    /* 1 dev/bus, no chipselect */
151 #define SPI_READY       0x80                    /* slave pulls low to pause */
152 #define SPI_TX_DUAL     0x100                   /* transmit with 2 wires */
153 #define SPI_TX_QUAD     0x200                   /* transmit with 4 wires */
154 #define SPI_RX_DUAL     0x400                   /* receive with 2 wires */
155 #define SPI_RX_QUAD     0x800                   /* receive with 4 wires */
156         int                     irq;
157         void                    *controller_state;
158         void                    *controller_data;
159         char                    modalias[SPI_NAME_SIZE];
160         int                     cs_gpio;        /* chip select gpio */
161
162         /* the statistics */
163         struct spi_statistics   statistics;
164
165         /*
166          * likely need more hooks for more protocol options affecting how
167          * the controller talks to each chip, like:
168          *  - memory packing (12 bit samples into low bits, others zeroed)
169          *  - priority
170          *  - drop chipselect after each word
171          *  - chipselect delays
172          *  - ...
173          */
174 };
175
176 static inline struct spi_device *to_spi_device(struct device *dev)
177 {
178         return dev ? container_of(dev, struct spi_device, dev) : NULL;
179 }
180
181 /* most drivers won't need to care about device refcounting */
182 static inline struct spi_device *spi_dev_get(struct spi_device *spi)
183 {
184         return (spi && get_device(&spi->dev)) ? spi : NULL;
185 }
186
187 static inline void spi_dev_put(struct spi_device *spi)
188 {
189         if (spi)
190                 put_device(&spi->dev);
191 }
192
193 /* ctldata is for the bus_master driver's runtime state */
194 static inline void *spi_get_ctldata(struct spi_device *spi)
195 {
196         return spi->controller_state;
197 }
198
199 static inline void spi_set_ctldata(struct spi_device *spi, void *state)
200 {
201         spi->controller_state = state;
202 }
203
204 /* device driver data */
205
206 static inline void spi_set_drvdata(struct spi_device *spi, void *data)
207 {
208         dev_set_drvdata(&spi->dev, data);
209 }
210
211 static inline void *spi_get_drvdata(struct spi_device *spi)
212 {
213         return dev_get_drvdata(&spi->dev);
214 }
215
216 struct spi_message;
217 struct spi_transfer;
218
219 /**
220  * struct spi_driver - Host side "protocol" driver
221  * @id_table: List of SPI devices supported by this driver
222  * @probe: Binds this driver to the spi device.  Drivers can verify
223  *      that the device is actually present, and may need to configure
224  *      characteristics (such as bits_per_word) which weren't needed for
225  *      the initial configuration done during system setup.
226  * @remove: Unbinds this driver from the spi device
227  * @shutdown: Standard shutdown callback used during system state
228  *      transitions such as powerdown/halt and kexec
229  * @driver: SPI device drivers should initialize the name and owner
230  *      field of this structure.
231  *
232  * This represents the kind of device driver that uses SPI messages to
233  * interact with the hardware at the other end of a SPI link.  It's called
234  * a "protocol" driver because it works through messages rather than talking
235  * directly to SPI hardware (which is what the underlying SPI controller
236  * driver does to pass those messages).  These protocols are defined in the
237  * specification for the device(s) supported by the driver.
238  *
239  * As a rule, those device protocols represent the lowest level interface
240  * supported by a driver, and it will support upper level interfaces too.
241  * Examples of such upper levels include frameworks like MTD, networking,
242  * MMC, RTC, filesystem character device nodes, and hardware monitoring.
243  */
244 struct spi_driver {
245         const struct spi_device_id *id_table;
246         int                     (*probe)(struct spi_device *spi);
247         int                     (*remove)(struct spi_device *spi);
248         void                    (*shutdown)(struct spi_device *spi);
249         struct device_driver    driver;
250 };
251
252 static inline struct spi_driver *to_spi_driver(struct device_driver *drv)
253 {
254         return drv ? container_of(drv, struct spi_driver, driver) : NULL;
255 }
256
257 extern int __spi_register_driver(struct module *owner, struct spi_driver *sdrv);
258
259 /**
260  * spi_unregister_driver - reverse effect of spi_register_driver
261  * @sdrv: the driver to unregister
262  * Context: can sleep
263  */
264 static inline void spi_unregister_driver(struct spi_driver *sdrv)
265 {
266         if (sdrv)
267                 driver_unregister(&sdrv->driver);
268 }
269
270 /* use a define to avoid include chaining to get THIS_MODULE */
271 #define spi_register_driver(driver) \
272         __spi_register_driver(THIS_MODULE, driver)
273
274 /**
275  * module_spi_driver() - Helper macro for registering a SPI driver
276  * @__spi_driver: spi_driver struct
277  *
278  * Helper macro for SPI drivers which do not do anything special in module
279  * init/exit. This eliminates a lot of boilerplate. Each module may only
280  * use this macro once, and calling it replaces module_init() and module_exit()
281  */
282 #define module_spi_driver(__spi_driver) \
283         module_driver(__spi_driver, spi_register_driver, \
284                         spi_unregister_driver)
285
286 /**
287  * struct spi_master - interface to SPI master controller
288  * @dev: device interface to this driver
289  * @list: link with the global spi_master list
290  * @bus_num: board-specific (and often SOC-specific) identifier for a
291  *      given SPI controller.
292  * @num_chipselect: chipselects are used to distinguish individual
293  *      SPI slaves, and are numbered from zero to num_chipselects.
294  *      each slave has a chipselect signal, but it's common that not
295  *      every chipselect is connected to a slave.
296  * @dma_alignment: SPI controller constraint on DMA buffers alignment.
297  * @mode_bits: flags understood by this controller driver
298  * @bits_per_word_mask: A mask indicating which values of bits_per_word are
299  *      supported by the driver. Bit n indicates that a bits_per_word n+1 is
300  *      supported. If set, the SPI core will reject any transfer with an
301  *      unsupported bits_per_word. If not set, this value is simply ignored,
302  *      and it's up to the individual driver to perform any validation.
303  * @min_speed_hz: Lowest supported transfer speed
304  * @max_speed_hz: Highest supported transfer speed
305  * @flags: other constraints relevant to this driver
306  * @bus_lock_spinlock: spinlock for SPI bus locking
307  * @bus_lock_mutex: mutex for SPI bus locking
308  * @bus_lock_flag: indicates that the SPI bus is locked for exclusive use
309  * @setup: updates the device mode and clocking records used by a
310  *      device's SPI controller; protocol code may call this.  This
311  *      must fail if an unrecognized or unsupported mode is requested.
312  *      It's always safe to call this unless transfers are pending on
313  *      the device whose settings are being modified.
314  * @transfer: adds a message to the controller's transfer queue.
315  * @cleanup: frees controller-specific state
316  * @can_dma: determine whether this master supports DMA
317  * @queued: whether this master is providing an internal message queue
318  * @kworker: thread struct for message pump
319  * @kworker_task: pointer to task for message pump kworker thread
320  * @pump_messages: work struct for scheduling work to the message pump
321  * @queue_lock: spinlock to syncronise access to message queue
322  * @queue: message queue
323  * @idling: the device is entering idle state
324  * @cur_msg: the currently in-flight message
325  * @cur_msg_prepared: spi_prepare_message was called for the currently
326  *                    in-flight message
327  * @cur_msg_mapped: message has been mapped for DMA
328  * @xfer_completion: used by core transfer_one_message()
329  * @busy: message pump is busy
330  * @running: message pump is running
331  * @rt: whether this queue is set to run as a realtime task
332  * @auto_runtime_pm: the core should ensure a runtime PM reference is held
333  *                   while the hardware is prepared, using the parent
334  *                   device for the spidev
335  * @max_dma_len: Maximum length of a DMA transfer for the device.
336  * @prepare_transfer_hardware: a message will soon arrive from the queue
337  *      so the subsystem requests the driver to prepare the transfer hardware
338  *      by issuing this call
339  * @transfer_one_message: the subsystem calls the driver to transfer a single
340  *      message while queuing transfers that arrive in the meantime. When the
341  *      driver is finished with this message, it must call
342  *      spi_finalize_current_message() so the subsystem can issue the next
343  *      message
344  * @unprepare_transfer_hardware: there are currently no more messages on the
345  *      queue so the subsystem notifies the driver that it may relax the
346  *      hardware by issuing this call
347  * @set_cs: set the logic level of the chip select line.  May be called
348  *          from interrupt context.
349  * @prepare_message: set up the controller to transfer a single message,
350  *                   for example doing DMA mapping.  Called from threaded
351  *                   context.
352  * @transfer_one: transfer a single spi_transfer.
353  *                  - return 0 if the transfer is finished,
354  *                  - return 1 if the transfer is still in progress. When
355  *                    the driver is finished with this transfer it must
356  *                    call spi_finalize_current_transfer() so the subsystem
357  *                    can issue the next transfer. Note: transfer_one and
358  *                    transfer_one_message are mutually exclusive; when both
359  *                    are set, the generic subsystem does not call your
360  *                    transfer_one callback.
361  * @handle_err: the subsystem calls the driver to handle an error that occurs
362  *              in the generic implementation of transfer_one_message().
363  * @unprepare_message: undo any work done by prepare_message().
364  * @cs_gpios: Array of GPIOs to use as chip select lines; one per CS
365  *      number. Any individual value may be -ENOENT for CS lines that
366  *      are not GPIOs (driven by the SPI controller itself).
367  * @statistics: statistics for the spi_master
368  * @dma_tx: DMA transmit channel
369  * @dma_rx: DMA receive channel
370  * @dummy_rx: dummy receive buffer for full-duplex devices
371  * @dummy_tx: dummy transmit buffer for full-duplex devices
372  * @fw_translate_cs: If the boot firmware uses different numbering scheme
373  *      what Linux expects, this optional hook can be used to translate
374  *      between the two.
375  *
376  * Each SPI master controller can communicate with one or more @spi_device
377  * children.  These make a small bus, sharing MOSI, MISO and SCK signals
378  * but not chip select signals.  Each device may be configured to use a
379  * different clock rate, since those shared signals are ignored unless
380  * the chip is selected.
381  *
382  * The driver for an SPI controller manages access to those devices through
383  * a queue of spi_message transactions, copying data between CPU memory and
384  * an SPI slave device.  For each such message it queues, it calls the
385  * message's completion function when the transaction completes.
386  */
387 struct spi_master {
388         struct device   dev;
389
390         struct list_head list;
391
392         /* other than negative (== assign one dynamically), bus_num is fully
393          * board-specific.  usually that simplifies to being SOC-specific.
394          * example:  one SOC has three SPI controllers, numbered 0..2,
395          * and one board's schematics might show it using SPI-2.  software
396          * would normally use bus_num=2 for that controller.
397          */
398         s16                     bus_num;
399
400         /* chipselects will be integral to many controllers; some others
401          * might use board-specific GPIOs.
402          */
403         u16                     num_chipselect;
404
405         /* some SPI controllers pose alignment requirements on DMAable
406          * buffers; let protocol drivers know about these requirements.
407          */
408         u16                     dma_alignment;
409
410         /* spi_device.mode flags understood by this controller driver */
411         u16                     mode_bits;
412
413         /* bitmask of supported bits_per_word for transfers */
414         u32                     bits_per_word_mask;
415 #define SPI_BPW_MASK(bits) BIT((bits) - 1)
416 #define SPI_BIT_MASK(bits) (((bits) == 32) ? ~0U : (BIT(bits) - 1))
417 #define SPI_BPW_RANGE_MASK(min, max) (SPI_BIT_MASK(max) - SPI_BIT_MASK(min - 1))
418
419         /* limits on transfer speed */
420         u32                     min_speed_hz;
421         u32                     max_speed_hz;
422
423         /* other constraints relevant to this driver */
424         u16                     flags;
425 #define SPI_MASTER_HALF_DUPLEX  BIT(0)          /* can't do full duplex */
426 #define SPI_MASTER_NO_RX        BIT(1)          /* can't do buffer read */
427 #define SPI_MASTER_NO_TX        BIT(2)          /* can't do buffer write */
428 #define SPI_MASTER_MUST_RX      BIT(3)          /* requires rx */
429 #define SPI_MASTER_MUST_TX      BIT(4)          /* requires tx */
430
431         /*
432          * on some hardware transfer size may be constrained
433          * the limit may depend on device transfer settings
434          */
435         size_t (*max_transfer_size)(struct spi_device *spi);
436
437         /* lock and mutex for SPI bus locking */
438         spinlock_t              bus_lock_spinlock;
439         struct mutex            bus_lock_mutex;
440
441         /* flag indicating that the SPI bus is locked for exclusive use */
442         bool                    bus_lock_flag;
443
444         /* Setup mode and clock, etc (spi driver may call many times).
445          *
446          * IMPORTANT:  this may be called when transfers to another
447          * device are active.  DO NOT UPDATE SHARED REGISTERS in ways
448          * which could break those transfers.
449          */
450         int                     (*setup)(struct spi_device *spi);
451
452         /* bidirectional bulk transfers
453          *
454          * + The transfer() method may not sleep; its main role is
455          *   just to add the message to the queue.
456          * + For now there's no remove-from-queue operation, or
457          *   any other request management
458          * + To a given spi_device, message queueing is pure fifo
459          *
460          * + The master's main job is to process its message queue,
461          *   selecting a chip then transferring data
462          * + If there are multiple spi_device children, the i/o queue
463          *   arbitration algorithm is unspecified (round robin, fifo,
464          *   priority, reservations, preemption, etc)
465          *
466          * + Chipselect stays active during the entire message
467          *   (unless modified by spi_transfer.cs_change != 0).
468          * + The message transfers use clock and SPI mode parameters
469          *   previously established by setup() for this device
470          */
471         int                     (*transfer)(struct spi_device *spi,
472                                                 struct spi_message *mesg);
473
474         /* called on release() to free memory provided by spi_master */
475         void                    (*cleanup)(struct spi_device *spi);
476
477         /*
478          * Used to enable core support for DMA handling, if can_dma()
479          * exists and returns true then the transfer will be mapped
480          * prior to transfer_one() being called.  The driver should
481          * not modify or store xfer and dma_tx and dma_rx must be set
482          * while the device is prepared.
483          */
484         bool                    (*can_dma)(struct spi_master *master,
485                                            struct spi_device *spi,
486                                            struct spi_transfer *xfer);
487
488         /*
489          * These hooks are for drivers that want to use the generic
490          * master transfer queueing mechanism. If these are used, the
491          * transfer() function above must NOT be specified by the driver.
492          * Over time we expect SPI drivers to be phased over to this API.
493          */
494         bool                            queued;
495         struct kthread_worker           kworker;
496         struct task_struct              *kworker_task;
497         struct kthread_work             pump_messages;
498         spinlock_t                      queue_lock;
499         struct list_head                queue;
500         struct spi_message              *cur_msg;
501         bool                            idling;
502         bool                            busy;
503         bool                            running;
504         bool                            rt;
505         bool                            auto_runtime_pm;
506         bool                            cur_msg_prepared;
507         bool                            cur_msg_mapped;
508         struct completion               xfer_completion;
509         size_t                          max_dma_len;
510
511         int (*prepare_transfer_hardware)(struct spi_master *master);
512         int (*transfer_one_message)(struct spi_master *master,
513                                     struct spi_message *mesg);
514         int (*unprepare_transfer_hardware)(struct spi_master *master);
515         int (*prepare_message)(struct spi_master *master,
516                                struct spi_message *message);
517         int (*unprepare_message)(struct spi_master *master,
518                                  struct spi_message *message);
519
520         /*
521          * These hooks are for drivers that use a generic implementation
522          * of transfer_one_message() provied by the core.
523          */
524         void (*set_cs)(struct spi_device *spi, bool enable);
525         int (*transfer_one)(struct spi_master *master, struct spi_device *spi,
526                             struct spi_transfer *transfer);
527         void (*handle_err)(struct spi_master *master,
528                            struct spi_message *message);
529
530         /* gpio chip select */
531         int                     *cs_gpios;
532
533         /* statistics */
534         struct spi_statistics   statistics;
535
536         /* DMA channels for use with core dmaengine helpers */
537         struct dma_chan         *dma_tx;
538         struct dma_chan         *dma_rx;
539
540         /* dummy data for full duplex devices */
541         void                    *dummy_rx;
542         void                    *dummy_tx;
543
544         int (*fw_translate_cs)(struct spi_master *master, unsigned cs);
545 };
546
547 static inline void *spi_master_get_devdata(struct spi_master *master)
548 {
549         return dev_get_drvdata(&master->dev);
550 }
551
552 static inline void spi_master_set_devdata(struct spi_master *master, void *data)
553 {
554         dev_set_drvdata(&master->dev, data);
555 }
556
557 static inline struct spi_master *spi_master_get(struct spi_master *master)
558 {
559         if (!master || !get_device(&master->dev))
560                 return NULL;
561         return master;
562 }
563
564 static inline void spi_master_put(struct spi_master *master)
565 {
566         if (master)
567                 put_device(&master->dev);
568 }
569
570 /* PM calls that need to be issued by the driver */
571 extern int spi_master_suspend(struct spi_master *master);
572 extern int spi_master_resume(struct spi_master *master);
573
574 /* Calls the driver make to interact with the message queue */
575 extern struct spi_message *spi_get_next_queued_message(struct spi_master *master);
576 extern void spi_finalize_current_message(struct spi_master *master);
577 extern void spi_finalize_current_transfer(struct spi_master *master);
578
579 /* the spi driver core manages memory for the spi_master classdev */
580 extern struct spi_master *
581 spi_alloc_master(struct device *host, unsigned size);
582
583 extern int spi_register_master(struct spi_master *master);
584 extern int devm_spi_register_master(struct device *dev,
585                                     struct spi_master *master);
586 extern void spi_unregister_master(struct spi_master *master);
587
588 extern struct spi_master *spi_busnum_to_master(u16 busnum);
589
590 /*---------------------------------------------------------------------------*/
591
592 /*
593  * I/O INTERFACE between SPI controller and protocol drivers
594  *
595  * Protocol drivers use a queue of spi_messages, each transferring data
596  * between the controller and memory buffers.
597  *
598  * The spi_messages themselves consist of a series of read+write transfer
599  * segments.  Those segments always read the same number of bits as they
600  * write; but one or the other is easily ignored by passing a null buffer
601  * pointer.  (This is unlike most types of I/O API, because SPI hardware
602  * is full duplex.)
603  *
604  * NOTE:  Allocation of spi_transfer and spi_message memory is entirely
605  * up to the protocol driver, which guarantees the integrity of both (as
606  * well as the data buffers) for as long as the message is queued.
607  */
608
609 /**
610  * struct spi_transfer - a read/write buffer pair
611  * @tx_buf: data to be written (dma-safe memory), or NULL
612  * @rx_buf: data to be read (dma-safe memory), or NULL
613  * @tx_dma: DMA address of tx_buf, if @spi_message.is_dma_mapped
614  * @rx_dma: DMA address of rx_buf, if @spi_message.is_dma_mapped
615  * @tx_nbits: number of bits used for writing. If 0 the default
616  *      (SPI_NBITS_SINGLE) is used.
617  * @rx_nbits: number of bits used for reading. If 0 the default
618  *      (SPI_NBITS_SINGLE) is used.
619  * @len: size of rx and tx buffers (in bytes)
620  * @speed_hz: Select a speed other than the device default for this
621  *      transfer. If 0 the default (from @spi_device) is used.
622  * @bits_per_word: select a bits_per_word other than the device default
623  *      for this transfer. If 0 the default (from @spi_device) is used.
624  * @cs_change: affects chipselect after this transfer completes
625  * @delay_usecs: microseconds to delay after this transfer before
626  *      (optionally) changing the chipselect status, then starting
627  *      the next transfer or completing this @spi_message.
628  * @transfer_list: transfers are sequenced through @spi_message.transfers
629  * @tx_sg: Scatterlist for transmit, currently not for client use
630  * @rx_sg: Scatterlist for receive, currently not for client use
631  *
632  * SPI transfers always write the same number of bytes as they read.
633  * Protocol drivers should always provide @rx_buf and/or @tx_buf.
634  * In some cases, they may also want to provide DMA addresses for
635  * the data being transferred; that may reduce overhead, when the
636  * underlying driver uses dma.
637  *
638  * If the transmit buffer is null, zeroes will be shifted out
639  * while filling @rx_buf.  If the receive buffer is null, the data
640  * shifted in will be discarded.  Only "len" bytes shift out (or in).
641  * It's an error to try to shift out a partial word.  (For example, by
642  * shifting out three bytes with word size of sixteen or twenty bits;
643  * the former uses two bytes per word, the latter uses four bytes.)
644  *
645  * In-memory data values are always in native CPU byte order, translated
646  * from the wire byte order (big-endian except with SPI_LSB_FIRST).  So
647  * for example when bits_per_word is sixteen, buffers are 2N bytes long
648  * (@len = 2N) and hold N sixteen bit words in CPU byte order.
649  *
650  * When the word size of the SPI transfer is not a power-of-two multiple
651  * of eight bits, those in-memory words include extra bits.  In-memory
652  * words are always seen by protocol drivers as right-justified, so the
653  * undefined (rx) or unused (tx) bits are always the most significant bits.
654  *
655  * All SPI transfers start with the relevant chipselect active.  Normally
656  * it stays selected until after the last transfer in a message.  Drivers
657  * can affect the chipselect signal using cs_change.
658  *
659  * (i) If the transfer isn't the last one in the message, this flag is
660  * used to make the chipselect briefly go inactive in the middle of the
661  * message.  Toggling chipselect in this way may be needed to terminate
662  * a chip command, letting a single spi_message perform all of group of
663  * chip transactions together.
664  *
665  * (ii) When the transfer is the last one in the message, the chip may
666  * stay selected until the next transfer.  On multi-device SPI busses
667  * with nothing blocking messages going to other devices, this is just
668  * a performance hint; starting a message to another device deselects
669  * this one.  But in other cases, this can be used to ensure correctness.
670  * Some devices need protocol transactions to be built from a series of
671  * spi_message submissions, where the content of one message is determined
672  * by the results of previous messages and where the whole transaction
673  * ends when the chipselect goes intactive.
674  *
675  * When SPI can transfer in 1x,2x or 4x. It can get this transfer information
676  * from device through @tx_nbits and @rx_nbits. In Bi-direction, these
677  * two should both be set. User can set transfer mode with SPI_NBITS_SINGLE(1x)
678  * SPI_NBITS_DUAL(2x) and SPI_NBITS_QUAD(4x) to support these three transfer.
679  *
680  * The code that submits an spi_message (and its spi_transfers)
681  * to the lower layers is responsible for managing its memory.
682  * Zero-initialize every field you don't set up explicitly, to
683  * insulate against future API updates.  After you submit a message
684  * and its transfers, ignore them until its completion callback.
685  */
686 struct spi_transfer {
687         /* it's ok if tx_buf == rx_buf (right?)
688          * for MicroWire, one buffer must be null
689          * buffers must work with dma_*map_single() calls, unless
690          *   spi_message.is_dma_mapped reports a pre-existing mapping
691          */
692         const void      *tx_buf;
693         void            *rx_buf;
694         unsigned        len;
695
696         dma_addr_t      tx_dma;
697         dma_addr_t      rx_dma;
698         struct sg_table tx_sg;
699         struct sg_table rx_sg;
700
701         unsigned        cs_change:1;
702         unsigned        tx_nbits:3;
703         unsigned        rx_nbits:3;
704 #define SPI_NBITS_SINGLE        0x01 /* 1bit transfer */
705 #define SPI_NBITS_DUAL          0x02 /* 2bits transfer */
706 #define SPI_NBITS_QUAD          0x04 /* 4bits transfer */
707         u8              bits_per_word;
708         u16             delay_usecs;
709         u32             speed_hz;
710
711         struct list_head transfer_list;
712 };
713
714 /**
715  * struct spi_message - one multi-segment SPI transaction
716  * @transfers: list of transfer segments in this transaction
717  * @spi: SPI device to which the transaction is queued
718  * @is_dma_mapped: if true, the caller provided both dma and cpu virtual
719  *      addresses for each transfer buffer
720  * @complete: called to report transaction completions
721  * @context: the argument to complete() when it's called
722  * @frame_length: the total number of bytes in the message
723  * @actual_length: the total number of bytes that were transferred in all
724  *      successful segments
725  * @status: zero for success, else negative errno
726  * @queue: for use by whichever driver currently owns the message
727  * @state: for use by whichever driver currently owns the message
728  *
729  * A @spi_message is used to execute an atomic sequence of data transfers,
730  * each represented by a struct spi_transfer.  The sequence is "atomic"
731  * in the sense that no other spi_message may use that SPI bus until that
732  * sequence completes.  On some systems, many such sequences can execute as
733  * as single programmed DMA transfer.  On all systems, these messages are
734  * queued, and might complete after transactions to other devices.  Messages
735  * sent to a given spi_device are always executed in FIFO order.
736  *
737  * The code that submits an spi_message (and its spi_transfers)
738  * to the lower layers is responsible for managing its memory.
739  * Zero-initialize every field you don't set up explicitly, to
740  * insulate against future API updates.  After you submit a message
741  * and its transfers, ignore them until its completion callback.
742  */
743 struct spi_message {
744         struct list_head        transfers;
745
746         struct spi_device       *spi;
747
748         unsigned                is_dma_mapped:1;
749
750         /* REVISIT:  we might want a flag affecting the behavior of the
751          * last transfer ... allowing things like "read 16 bit length L"
752          * immediately followed by "read L bytes".  Basically imposing
753          * a specific message scheduling algorithm.
754          *
755          * Some controller drivers (message-at-a-time queue processing)
756          * could provide that as their default scheduling algorithm.  But
757          * others (with multi-message pipelines) could need a flag to
758          * tell them about such special cases.
759          */
760
761         /* completion is reported through a callback */
762         void                    (*complete)(void *context);
763         void                    *context;
764         unsigned                frame_length;
765         unsigned                actual_length;
766         int                     status;
767
768         /* for optional use by whatever driver currently owns the
769          * spi_message ...  between calls to spi_async and then later
770          * complete(), that's the spi_master controller driver.
771          */
772         struct list_head        queue;
773         void                    *state;
774 };
775
776 static inline void spi_message_init_no_memset(struct spi_message *m)
777 {
778         INIT_LIST_HEAD(&m->transfers);
779 }
780
781 static inline void spi_message_init(struct spi_message *m)
782 {
783         memset(m, 0, sizeof *m);
784         spi_message_init_no_memset(m);
785 }
786
787 static inline void
788 spi_message_add_tail(struct spi_transfer *t, struct spi_message *m)
789 {
790         list_add_tail(&t->transfer_list, &m->transfers);
791 }
792
793 static inline void
794 spi_transfer_del(struct spi_transfer *t)
795 {
796         list_del(&t->transfer_list);
797 }
798
799 /**
800  * spi_message_init_with_transfers - Initialize spi_message and append transfers
801  * @m: spi_message to be initialized
802  * @xfers: An array of spi transfers
803  * @num_xfers: Number of items in the xfer array
804  *
805  * This function initializes the given spi_message and adds each spi_transfer in
806  * the given array to the message.
807  */
808 static inline void
809 spi_message_init_with_transfers(struct spi_message *m,
810 struct spi_transfer *xfers, unsigned int num_xfers)
811 {
812         unsigned int i;
813
814         spi_message_init(m);
815         for (i = 0; i < num_xfers; ++i)
816                 spi_message_add_tail(&xfers[i], m);
817 }
818
819 /* It's fine to embed message and transaction structures in other data
820  * structures so long as you don't free them while they're in use.
821  */
822
823 static inline struct spi_message *spi_message_alloc(unsigned ntrans, gfp_t flags)
824 {
825         struct spi_message *m;
826
827         m = kzalloc(sizeof(struct spi_message)
828                         + ntrans * sizeof(struct spi_transfer),
829                         flags);
830         if (m) {
831                 unsigned i;
832                 struct spi_transfer *t = (struct spi_transfer *)(m + 1);
833
834                 INIT_LIST_HEAD(&m->transfers);
835                 for (i = 0; i < ntrans; i++, t++)
836                         spi_message_add_tail(t, m);
837         }
838         return m;
839 }
840
841 static inline void spi_message_free(struct spi_message *m)
842 {
843         kfree(m);
844 }
845
846 extern int spi_setup(struct spi_device *spi);
847 extern int spi_async(struct spi_device *spi, struct spi_message *message);
848 extern int spi_async_locked(struct spi_device *spi,
849                             struct spi_message *message);
850
851 static inline size_t
852 spi_max_transfer_size(struct spi_device *spi)
853 {
854         struct spi_master *master = spi->master;
855         if (!master->max_transfer_size)
856                 return SIZE_MAX;
857         return master->max_transfer_size(spi);
858 }
859
860 /*---------------------------------------------------------------------------*/
861
862 /* All these synchronous SPI transfer routines are utilities layered
863  * over the core async transfer primitive.  Here, "synchronous" means
864  * they will sleep uninterruptibly until the async transfer completes.
865  */
866
867 extern int spi_sync(struct spi_device *spi, struct spi_message *message);
868 extern int spi_sync_locked(struct spi_device *spi, struct spi_message *message);
869 extern int spi_bus_lock(struct spi_master *master);
870 extern int spi_bus_unlock(struct spi_master *master);
871
872 /**
873  * spi_write - SPI synchronous write
874  * @spi: device to which data will be written
875  * @buf: data buffer
876  * @len: data buffer size
877  * Context: can sleep
878  *
879  * This function writes the buffer @buf.
880  * Callable only from contexts that can sleep.
881  *
882  * Return: zero on success, else a negative error code.
883  */
884 static inline int
885 spi_write(struct spi_device *spi, const void *buf, size_t len)
886 {
887         struct spi_transfer     t = {
888                         .tx_buf         = buf,
889                         .len            = len,
890                 };
891         struct spi_message      m;
892
893         spi_message_init(&m);
894         spi_message_add_tail(&t, &m);
895         return spi_sync(spi, &m);
896 }
897
898 /**
899  * spi_read - SPI synchronous read
900  * @spi: device from which data will be read
901  * @buf: data buffer
902  * @len: data buffer size
903  * Context: can sleep
904  *
905  * This function reads the buffer @buf.
906  * Callable only from contexts that can sleep.
907  *
908  * Return: zero on success, else a negative error code.
909  */
910 static inline int
911 spi_read(struct spi_device *spi, void *buf, size_t len)
912 {
913         struct spi_transfer     t = {
914                         .rx_buf         = buf,
915                         .len            = len,
916                 };
917         struct spi_message      m;
918
919         spi_message_init(&m);
920         spi_message_add_tail(&t, &m);
921         return spi_sync(spi, &m);
922 }
923
924 /**
925  * spi_sync_transfer - synchronous SPI data transfer
926  * @spi: device with which data will be exchanged
927  * @xfers: An array of spi_transfers
928  * @num_xfers: Number of items in the xfer array
929  * Context: can sleep
930  *
931  * Does a synchronous SPI data transfer of the given spi_transfer array.
932  *
933  * For more specific semantics see spi_sync().
934  *
935  * Return: Return: zero on success, else a negative error code.
936  */
937 static inline int
938 spi_sync_transfer(struct spi_device *spi, struct spi_transfer *xfers,
939         unsigned int num_xfers)
940 {
941         struct spi_message msg;
942
943         spi_message_init_with_transfers(&msg, xfers, num_xfers);
944
945         return spi_sync(spi, &msg);
946 }
947
948 /* this copies txbuf and rxbuf data; for small transfers only! */
949 extern int spi_write_then_read(struct spi_device *spi,
950                 const void *txbuf, unsigned n_tx,
951                 void *rxbuf, unsigned n_rx);
952
953 /**
954  * spi_w8r8 - SPI synchronous 8 bit write followed by 8 bit read
955  * @spi: device with which data will be exchanged
956  * @cmd: command to be written before data is read back
957  * Context: can sleep
958  *
959  * Callable only from contexts that can sleep.
960  *
961  * Return: the (unsigned) eight bit number returned by the
962  * device, or else a negative error code.
963  */
964 static inline ssize_t spi_w8r8(struct spi_device *spi, u8 cmd)
965 {
966         ssize_t                 status;
967         u8                      result;
968
969         status = spi_write_then_read(spi, &cmd, 1, &result, 1);
970
971         /* return negative errno or unsigned value */
972         return (status < 0) ? status : result;
973 }
974
975 /**
976  * spi_w8r16 - SPI synchronous 8 bit write followed by 16 bit read
977  * @spi: device with which data will be exchanged
978  * @cmd: command to be written before data is read back
979  * Context: can sleep
980  *
981  * The number is returned in wire-order, which is at least sometimes
982  * big-endian.
983  *
984  * Callable only from contexts that can sleep.
985  *
986  * Return: the (unsigned) sixteen bit number returned by the
987  * device, or else a negative error code.
988  */
989 static inline ssize_t spi_w8r16(struct spi_device *spi, u8 cmd)
990 {
991         ssize_t                 status;
992         u16                     result;
993
994         status = spi_write_then_read(spi, &cmd, 1, &result, 2);
995
996         /* return negative errno or unsigned value */
997         return (status < 0) ? status : result;
998 }
999
1000 /**
1001  * spi_w8r16be - SPI synchronous 8 bit write followed by 16 bit big-endian read
1002  * @spi: device with which data will be exchanged
1003  * @cmd: command to be written before data is read back
1004  * Context: can sleep
1005  *
1006  * This function is similar to spi_w8r16, with the exception that it will
1007  * convert the read 16 bit data word from big-endian to native endianness.
1008  *
1009  * Callable only from contexts that can sleep.
1010  *
1011  * Return: the (unsigned) sixteen bit number returned by the device in cpu
1012  * endianness, or else a negative error code.
1013  */
1014 static inline ssize_t spi_w8r16be(struct spi_device *spi, u8 cmd)
1015
1016 {
1017         ssize_t status;
1018         __be16 result;
1019
1020         status = spi_write_then_read(spi, &cmd, 1, &result, 2);
1021         if (status < 0)
1022                 return status;
1023
1024         return be16_to_cpu(result);
1025 }
1026
1027 /*---------------------------------------------------------------------------*/
1028
1029 /*
1030  * INTERFACE between board init code and SPI infrastructure.
1031  *
1032  * No SPI driver ever sees these SPI device table segments, but
1033  * it's how the SPI core (or adapters that get hotplugged) grows
1034  * the driver model tree.
1035  *
1036  * As a rule, SPI devices can't be probed.  Instead, board init code
1037  * provides a table listing the devices which are present, with enough
1038  * information to bind and set up the device's driver.  There's basic
1039  * support for nonstatic configurations too; enough to handle adding
1040  * parport adapters, or microcontrollers acting as USB-to-SPI bridges.
1041  */
1042
1043 /**
1044  * struct spi_board_info - board-specific template for a SPI device
1045  * @modalias: Initializes spi_device.modalias; identifies the driver.
1046  * @platform_data: Initializes spi_device.platform_data; the particular
1047  *      data stored there is driver-specific.
1048  * @controller_data: Initializes spi_device.controller_data; some
1049  *      controllers need hints about hardware setup, e.g. for DMA.
1050  * @irq: Initializes spi_device.irq; depends on how the board is wired.
1051  * @max_speed_hz: Initializes spi_device.max_speed_hz; based on limits
1052  *      from the chip datasheet and board-specific signal quality issues.
1053  * @bus_num: Identifies which spi_master parents the spi_device; unused
1054  *      by spi_new_device(), and otherwise depends on board wiring.
1055  * @chip_select: Initializes spi_device.chip_select; depends on how
1056  *      the board is wired.
1057  * @mode: Initializes spi_device.mode; based on the chip datasheet, board
1058  *      wiring (some devices support both 3WIRE and standard modes), and
1059  *      possibly presence of an inverter in the chipselect path.
1060  *
1061  * When adding new SPI devices to the device tree, these structures serve
1062  * as a partial device template.  They hold information which can't always
1063  * be determined by drivers.  Information that probe() can establish (such
1064  * as the default transfer wordsize) is not included here.
1065  *
1066  * These structures are used in two places.  Their primary role is to
1067  * be stored in tables of board-specific device descriptors, which are
1068  * declared early in board initialization and then used (much later) to
1069  * populate a controller's device tree after the that controller's driver
1070  * initializes.  A secondary (and atypical) role is as a parameter to
1071  * spi_new_device() call, which happens after those controller drivers
1072  * are active in some dynamic board configuration models.
1073  */
1074 struct spi_board_info {
1075         /* the device name and module name are coupled, like platform_bus;
1076          * "modalias" is normally the driver name.
1077          *
1078          * platform_data goes to spi_device.dev.platform_data,
1079          * controller_data goes to spi_device.controller_data,
1080          * irq is copied too
1081          */
1082         char            modalias[SPI_NAME_SIZE];
1083         const void      *platform_data;
1084         void            *controller_data;
1085         int             irq;
1086
1087         /* slower signaling on noisy or low voltage boards */
1088         u32             max_speed_hz;
1089
1090
1091         /* bus_num is board specific and matches the bus_num of some
1092          * spi_master that will probably be registered later.
1093          *
1094          * chip_select reflects how this chip is wired to that master;
1095          * it's less than num_chipselect.
1096          */
1097         u16             bus_num;
1098         u16             chip_select;
1099
1100         /* mode becomes spi_device.mode, and is essential for chips
1101          * where the default of SPI_CS_HIGH = 0 is wrong.
1102          */
1103         u16             mode;
1104
1105         /* ... may need additional spi_device chip config data here.
1106          * avoid stuff protocol drivers can set; but include stuff
1107          * needed to behave without being bound to a driver:
1108          *  - quirks like clock rate mattering when not selected
1109          */
1110 };
1111
1112 #ifdef  CONFIG_SPI
1113 extern int
1114 spi_register_board_info(struct spi_board_info const *info, unsigned n);
1115 #else
1116 /* board init code may ignore whether SPI is configured or not */
1117 static inline int
1118 spi_register_board_info(struct spi_board_info const *info, unsigned n)
1119         { return 0; }
1120 #endif
1121
1122
1123 /* If you're hotplugging an adapter with devices (parport, usb, etc)
1124  * use spi_new_device() to describe each device.  You can also call
1125  * spi_unregister_device() to start making that device vanish, but
1126  * normally that would be handled by spi_unregister_master().
1127  *
1128  * You can also use spi_alloc_device() and spi_add_device() to use a two
1129  * stage registration sequence for each spi_device.  This gives the caller
1130  * some more control over the spi_device structure before it is registered,
1131  * but requires that caller to initialize fields that would otherwise
1132  * be defined using the board info.
1133  */
1134 extern struct spi_device *
1135 spi_alloc_device(struct spi_master *master);
1136
1137 extern int
1138 spi_add_device(struct spi_device *spi);
1139
1140 extern struct spi_device *
1141 spi_new_device(struct spi_master *, struct spi_board_info *);
1142
1143 extern void spi_unregister_device(struct spi_device *spi);
1144
1145 extern const struct spi_device_id *
1146 spi_get_device_id(const struct spi_device *sdev);
1147
1148 static inline bool
1149 spi_transfer_is_last(struct spi_master *master, struct spi_transfer *xfer)
1150 {
1151         return list_is_last(&xfer->transfer_list, &master->cur_msg->transfers);
1152 }
1153
1154 #endif /* __LINUX_SPI_H */