drivers/fpga/virtex2.c

   1 /*
   2  * (C) Copyright 2002
   3  * Rich Ireland, Enterasys Networks, rireland@enterasys.com.
   4  * Keith Outwater, keith_outwater@mvis.com
   5  *
   6  * See file CREDITS for list of people who contributed to this
   7  * project.
   8  *
   9  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
  11  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of
  12  * the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  17  * GNU General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  20  * along with this program; if not, write to the Free Software
  21  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston,
  22  * MA 02111-1307 USA
  23  *
  24  */
  25
  26 /*
  27  * Configuration support for Xilinx Virtex2 devices.  Based
  28  * on spartan2.c (Rich Ireland, rireland@enterasys.com).
  29  */
  30
  31 #include <common.h>
  32 #include <virtex2.h>
  33
  34 #if 0
  35 #define FPGA_DEBUG
  36 #endif
  37
  38 #ifdef  FPGA_DEBUG
  39 #define PRINTF(fmt,args...)     printf (fmt ,##args)
  40 #else
  41 #define PRINTF(fmt,args...)
  42 #endif
  43
  44 /*
  45  * If the SelectMap interface can be overrun by the processor, define
  46  * CONFIG_SYS_FPGA_CHECK_BUSY and/or CONFIG_FPGA_DELAY in the board configuration
  47  * file and add board-specific support for checking BUSY status. By default,
  48  * assume that the SelectMap interface cannot be overrun.
  49  */
  50 #ifndef CONFIG_SYS_FPGA_CHECK_BUSY
  51 #undef CONFIG_SYS_FPGA_CHECK_BUSY
  52 #endif
  53
  54 #ifndef CONFIG_FPGA_DELAY
  55 #define CONFIG_FPGA_DELAY()
  56 #endif
  57
  58 #ifndef CONFIG_SYS_FPGA_PROG_FEEDBACK
  59 #define CONFIG_SYS_FPGA_PROG_FEEDBACK
  60 #endif
  61
  62 /*
  63  * Don't allow config cycle to be interrupted
  64  */
  65 #ifndef CONFIG_SYS_FPGA_CHECK_CTRLC
  66 #undef CONFIG_SYS_FPGA_CHECK_CTRLC
  67 #endif
  68
  69 /*
  70  * Check for errors during configuration by default
  71  */
  72 #ifndef CONFIG_SYS_FPGA_CHECK_ERROR
  73 #define CONFIG_SYS_FPGA_CHECK_ERROR
  74 #endif
  75
  76 /*
  77  * The default timeout in mS for INIT_B to deassert after PROG_B has
  78  * been deasserted. Per the latest Virtex II Handbook (page 347), the
  79  * max time from PORG_B deassertion to INIT_B deassertion is 4uS per
  80  * data frame for the XC2V8000.  The XC2V8000 has 2860 data frames
  81  * which yields 11.44 mS.  So let's make it bigger in order to handle
  82  * an XC2V1000, if anyone can ever get ahold of one.
  83  */
  84 #ifndef CONFIG_SYS_FPGA_WAIT_INIT
  85 #define CONFIG_SYS_FPGA_WAIT_INIT       CONFIG_SYS_HZ/2 /* 500 ms */
  86 #endif
  87
  88 /*
  89  * The default timeout for waiting for BUSY to deassert during configuration.
  90  * This is normally not necessary since for most reasonable configuration
  91  * clock frequencies (i.e. 66 MHz or less), BUSY monitoring is unnecessary.
  92  */
  93 #ifndef CONFIG_SYS_FPGA_WAIT_BUSY
  94 #define CONFIG_SYS_FPGA_WAIT_BUSY       CONFIG_SYS_HZ/200       /* 5 ms*/
  95 #endif
  96
  97 /* Default timeout for waiting for FPGA to enter operational mode after
  98  * configuration data has been written.
  99  */
 100 #ifndef CONFIG_SYS_FPGA_WAIT_CONFIG
 101 #define CONFIG_SYS_FPGA_WAIT_CONFIG     CONFIG_SYS_HZ/5 /* 200 ms */
 102 #endif
 103
 104 static int Virtex2_ssm_load (Xilinx_desc * desc, void *buf, size_t bsize);
 105 static int Virtex2_ssm_dump (Xilinx_desc * desc, void *buf, size_t bsize);
 106 static int Virtex2_ssm_reloc (Xilinx_desc * desc, ulong reloc_offset);
 107
 108 static int Virtex2_ss_load (Xilinx_desc * desc, void *buf, size_t bsize);
 109 static int Virtex2_ss_dump (Xilinx_desc * desc, void *buf, size_t bsize);
 110 static int Virtex2_ss_reloc (Xilinx_desc * desc, ulong reloc_offset);
 111
 112 int Virtex2_load (Xilinx_desc * desc, void *buf, size_t bsize)
 113 {
 114         int ret_val = FPGA_FAIL;
 115
 116         switch (desc->iface) {
 117         case slave_serial:
 118                 PRINTF ("%s: Launching Slave Serial Load\n", __FUNCTION__);
 119                 ret_val = Virtex2_ss_load (desc, buf, bsize);
 120                 break;
 121
 122         case slave_selectmap:
 123                 PRINTF ("%s: Launching Slave Parallel Load\n", __FUNCTION__);
 124                 ret_val = Virtex2_ssm_load (desc, buf, bsize);
 125                 break;
 126
 127         default:
 128                 printf ("%s: Unsupported interface type, %d\n",
 129                                 __FUNCTION__, desc->iface);
 130         }
 131         return ret_val;
 132 }
 133
 134 int Virtex2_dump (Xilinx_desc * desc, void *buf, size_t bsize)
 135 {
 136         int ret_val = FPGA_FAIL;
 137
 138         switch (desc->iface) {
 139         case slave_serial:
 140                 PRINTF ("%s: Launching Slave Serial Dump\n", __FUNCTION__);
 141                 ret_val = Virtex2_ss_dump (desc, buf, bsize);
 142                 break;
 143
 144         case slave_parallel:
 145                 PRINTF ("%s: Launching Slave Parallel Dump\n", __FUNCTION__);
 146                 ret_val = Virtex2_ssm_dump (desc, buf, bsize);
 147                 break;
 148
 149         default:
 150                 printf ("%s: Unsupported interface type, %d\n",
 151                                 __FUNCTION__, desc->iface);
 152         }
 153         return ret_val;
 154 }
 155
 156 int Virtex2_info (Xilinx_desc * desc)
 157 {
 158         return FPGA_SUCCESS;
 159 }
 160
 161 int Virtex2_reloc (Xilinx_desc * desc, ulong reloc_offset)
 162 {
 163         int ret_val = FPGA_FAIL;
 164
 165         if (desc->family != Xilinx_Virtex2) {
 166                 printf ("%s: Unsupported family type, %d\n",
 167                                 __FUNCTION__, desc->family);
 168                 return FPGA_FAIL;
 169         } else
 170                 switch (desc->iface) {
 171                 case slave_serial:
 172                         ret_val = Virtex2_ss_reloc (desc, reloc_offset);
 173                         break;
 174
 175                 case slave_selectmap:
 176                         ret_val = Virtex2_ssm_reloc (desc, reloc_offset);
 177                         break;
 178
 179                 default:
 180                         printf ("%s: Unsupported interface type, %d\n",
 181                                         __FUNCTION__, desc->iface);
 182                 }
 183         return ret_val;
 184 }
 185
 186 /*
 187  * Virtex-II Slave SelectMap configuration loader. Configuration via
 188  * SelectMap is as follows:
 189  * 1. Set the FPGA's PROG_B line low.
 190  * 2. Set the FPGA's PROG_B line high.  Wait for INIT_B to go high.
 191  * 3. Write data to the SelectMap port.  If INIT_B goes low at any time
 192  *    this process, a configuration error (most likely CRC failure) has
 193  *    ocurred.  At this point a status word may be read from the
 194  *    SelectMap interface to determine the source of the problem (You
 195  *    could, for instance, put this in your 'abort' function handler).
 196  * 4. After all data has been written, test the state of the FPGA
 197  *    INIT_B and DONE lines.  If both are high, configuration has
 198  *    succeeded. Congratulations!
 199  */
 200 static int Virtex2_ssm_load (Xilinx_desc * desc, void *buf, size_t bsize)
 201 {
 202         int ret_val = FPGA_FAIL;
 203         Xilinx_Virtex2_Slave_SelectMap_fns *fn = desc->iface_fns;
 204
 205         PRINTF ("%s:%d: Start with interface functions @ 0x%p\n",
 206                         __FUNCTION__, __LINE__, fn);
 207
 208         if (fn) {
 209                 size_t bytecount = 0;
 210                 unsigned char *data = (unsigned char *) buf;
 211                 int cookie = desc->cookie;
 212                 unsigned long ts;
 213
 214                 /* Gotta split this one up (so the stack won't blow??) */
 215                 PRINTF ("%s:%d: Function Table:\n"
 216                                 "  base   0x%p\n"
 217                                 "  struct 0x%p\n"
 218                                 "  pre    0x%p\n"
 219                                 "  prog   0x%p\n"
 220                                 "  init   0x%p\n"
 221                                 "  error  0x%p\n",
 222                                 __FUNCTION__, __LINE__,
 223                                 &fn, fn, fn->pre, fn->pgm, fn->init, fn->err);
 224                 PRINTF ("  clock  0x%p\n"
 225                                 "  cs     0x%p\n"
 226                                 "  write  0x%p\n"
 227                                 "  rdata  0x%p\n"
 228                                 "  wdata  0x%p\n"
 229                                 "  busy   0x%p\n"
 230                                 "  abort  0x%p\n"
 231                                 "  post   0x%p\n\n",
 232                                 fn->clk, fn->cs, fn->wr, fn->rdata, fn->wdata,
 233                                 fn->busy, fn->abort, fn->post);
 234
 235 #ifdef CONFIG_SYS_FPGA_PROG_FEEDBACK
 236                 printf ("Initializing FPGA Device %d...\n", cookie);
 237 #endif
 238                 /*
 239                  * Run the pre configuration function if there is one.
 240                  */
 241                 if (*fn->pre) {
 242                         (*fn->pre) (cookie);
 243                 }
 244
 245                 /*
 246                  * Assert the program line.  The minimum pulse width for
 247                  * Virtex II devices is 300 nS (Tprogram parameter in datasheet).
 248                  * There is no maximum value for the pulse width.  Check to make
 249                  * sure that INIT_B goes low after assertion of PROG_B
 250                  */
 251                 (*fn->pgm) (TRUE, TRUE, cookie);
 252                 udelay (10);
 253                 ts = get_timer (0);
 254                 do {
 255                         if (get_timer (ts) > CONFIG_SYS_FPGA_WAIT_INIT) {
 256                                 printf ("%s:%d: ** Timeout after %d ticks waiting for INIT"
 257                                                 " to assert.\n", __FUNCTION__, __LINE__,
 258                                                 CONFIG_SYS_FPGA_WAIT_INIT);
 259                                 (*fn->abort) (cookie);
 260                                 return FPGA_FAIL;
 261                         }
 262                 } while (!(*fn->init) (cookie));
 263
 264                 (*fn->pgm) (FALSE, TRUE, cookie);
 265                 CONFIG_FPGA_DELAY ();
 266                 (*fn->clk) (TRUE, TRUE, cookie);
 267
 268                 /*
 269                  * Start a timer and wait for INIT_B to go high
 270                  */
 271                 ts = get_timer (0);
 272                 do {
 273                         CONFIG_FPGA_DELAY ();
 274                         if (get_timer (ts) > CONFIG_SYS_FPGA_WAIT_INIT) {
 275                                 printf ("%s:%d: ** Timeout after %d ticks waiting for INIT"
 276                                                 " to deassert.\n", __FUNCTION__, __LINE__,
 277                                                 CONFIG_SYS_FPGA_WAIT_INIT);
 278                                 (*fn->abort) (cookie);
 279                                 return FPGA_FAIL;
 280                         }
 281                 } while ((*fn->init) (cookie) && (*fn->busy) (cookie));
 282
 283                 (*fn->wr) (TRUE, TRUE, cookie);
 284                 (*fn->cs) (TRUE, TRUE, cookie);
 285
 286                 udelay (10000);
 287
 288                 /*
 289                  * Load the data byte by byte
 290                  */
 291                 while (bytecount < bsize) {
 292 #ifdef CONFIG_SYS_FPGA_CHECK_CTRLC
 293                         if (ctrlc ()) {
 294                                 (*fn->abort) (cookie);
 295                                 return FPGA_FAIL;
 296                         }
 297 #endif
 298
 299                         if ((*fn->done) (cookie) == FPGA_SUCCESS) {
 300                             PRINTF ("%s:%d:done went active early, bytecount = %d\n",
 301                                     __FUNCTION__, __LINE__, bytecount);
 302                             break;
 303                         }
 304
 305 #ifdef CONFIG_SYS_FPGA_CHECK_ERROR
 306                         if ((*fn->init) (cookie)) {
 307                                 printf ("\n%s:%d:  ** Error: INIT asserted during"
 308                                                 " configuration\n", __FUNCTION__, __LINE__);
 309                                 printf ("%d = buffer offset, %d = buffer size\n",
 310                                         bytecount, bsize);
 311                                 (*fn->abort) (cookie);
 312                                 return FPGA_FAIL;
 313                         }
 314 #endif
 315
 316                         (*fn->wdata) (data[bytecount++], TRUE, cookie);
 317                         CONFIG_FPGA_DELAY ();
 318
 319                         /*
 320                          * Cycle the clock pin
 321                          */
 322                         (*fn->clk) (FALSE, TRUE, cookie);
 323                         CONFIG_FPGA_DELAY ();
 324                         (*fn->clk) (TRUE, TRUE, cookie);
 325
 326 #ifdef CONFIG_SYS_FPGA_CHECK_BUSY
 327                         ts = get_timer (0);
 328                         while ((*fn->busy) (cookie)) {
 329                                 if (get_timer (ts) > CONFIG_SYS_FPGA_WAIT_BUSY) {
 330                                         printf ("%s:%d: ** Timeout after %d ticks waiting for"
 331                                                         " BUSY to deassert\n",
 332                                                         __FUNCTION__, __LINE__, CONFIG_SYS_FPGA_WAIT_BUSY);
 333                                         (*fn->abort) (cookie);
 334                                         return FPGA_FAIL;
 335                                 }
 336                         }
 337 #endif
 338
 339 #ifdef CONFIG_SYS_FPGA_PROG_FEEDBACK
 340                         if (bytecount % (bsize / 40) == 0)
 341                                 putc ('.');
 342 #endif
 343                 }
 344
 345                 /*
 346                  * Finished writing the data; deassert FPGA CS_B and WRITE_B signals.
 347                  */
 348                 CONFIG_FPGA_DELAY ();
 349                 (*fn->cs) (FALSE, TRUE, cookie);
 350                 (*fn->wr) (FALSE, TRUE, cookie);
 351
 352 #ifdef CONFIG_SYS_FPGA_PROG_FEEDBACK
 353                 putc ('\n');
 354 #endif
 355
 356                 /*
 357                  * Check for successful configuration.  FPGA INIT_B and DONE should
 358                  * both be high upon successful configuration.
 359                  */
 360                 ts = get_timer (0);
 361                 ret_val = FPGA_SUCCESS;
 362                 while (((*fn->done) (cookie) == FPGA_FAIL) || (*fn->init) (cookie)) {
 363                         if (get_timer (ts) > CONFIG_SYS_FPGA_WAIT_CONFIG) {
 364                                 printf ("%s:%d: ** Timeout after %d ticks waiting for DONE to"
 365                                                 "assert and INIT to deassert\n",
 366                                                 __FUNCTION__, __LINE__, CONFIG_SYS_FPGA_WAIT_CONFIG);
 367                                 (*fn->abort) (cookie);
 368                                 ret_val = FPGA_FAIL;
 369                                 break;
 370                         }
 371                 }
 372
 373                 if (ret_val == FPGA_SUCCESS) {
 374 #ifdef CONFIG_SYS_FPGA_PROG_FEEDBACK
 375                         printf ("Initialization of FPGA device %d complete\n", cookie);
 376 #endif
 377                         /*
 378                          * Run the post configuration function if there is one.
 379                          */
 380                         if (*fn->post) {
 381                                 (*fn->post) (cookie);
 382                         }
 383                 } else {
 384 #ifdef CONFIG_SYS_FPGA_PROG_FEEDBACK
 385                         printf ("** Initialization of FPGA device %d FAILED\n",
 386                                         cookie);
 387 #endif
 388                 }
 389         } else {
 390                 printf ("%s:%d: NULL Interface function table!\n",
 391                                 __FUNCTION__, __LINE__);
 392         }
 393         return ret_val;
 394 }
 395
 396 /*
 397  * Read the FPGA configuration data
 398  */
 399 static int Virtex2_ssm_dump (Xilinx_desc * desc, void *buf, size_t bsize)
 400 {
 401         int ret_val = FPGA_FAIL;
 402         Xilinx_Virtex2_Slave_SelectMap_fns *fn = desc->iface_fns;
 403
 404         if (fn) {
 405                 unsigned char *data = (unsigned char *) buf;
 406                 size_t bytecount = 0;
 407                 int cookie = desc->cookie;
 408
 409                 printf ("Starting Dump of FPGA Device %d...\n", cookie);
 410
 411                 (*fn->cs) (TRUE, TRUE, cookie);
 412                 (*fn->clk) (TRUE, TRUE, cookie);
 413
 414                 while (bytecount < bsize) {
 415 #ifdef CONFIG_SYS_FPGA_CHECK_CTRLC
 416                         if (ctrlc ()) {
 417                                 (*fn->abort) (cookie);
 418                                 return FPGA_FAIL;
 419                         }
 420 #endif
 421                         /*
 422                          * Cycle the clock and read the data
 423                          */
 424                         (*fn->clk) (FALSE, TRUE, cookie);
 425                         (*fn->clk) (TRUE, TRUE, cookie);
 426                         (*fn->rdata) (&(data[bytecount++]), cookie);
 427 #ifdef CONFIG_SYS_FPGA_PROG_FEEDBACK
 428                         if (bytecount % (bsize / 40) == 0)
 429                                 putc ('.');
 430 #endif
 431                 }
 432
 433                 /*
 434                  * Deassert CS_B and cycle the clock to deselect the device.
 435                  */
 436                 (*fn->cs) (FALSE, FALSE, cookie);
 437                 (*fn->clk) (FALSE, TRUE, cookie);
 438                 (*fn->clk) (TRUE, TRUE, cookie);
 439
 440 #ifdef CONFIG_SYS_FPGA_PROG_FEEDBACK
 441                 putc ('\n');
 442 #endif
 443                 puts ("Done.\n");
 444         } else {
 445                 printf ("%s:%d: NULL Interface function table!\n",
 446                                 __FUNCTION__, __LINE__);
 447         }
 448         return ret_val;
 449 }
 450
 451 /*
 452  * Relocate the addresses in the function table from FLASH (or ROM,
 453  * or whatever) to RAM.
 454  */
 455 static int Virtex2_ssm_reloc (Xilinx_desc * desc, ulong reloc_offset)
 456 {
 457         ulong addr;
 458         int ret_val = FPGA_FAIL;
 459         Xilinx_Virtex2_Slave_SelectMap_fns *fn_r, *fn =
 460                         (Xilinx_Virtex2_Slave_SelectMap_fns *) (desc->iface_fns);
 461
 462         if (fn) {
 463                 /*
 464                  * Get the relocated table address
 465                  */
 466                 addr = (ulong) fn + reloc_offset;
 467                 fn_r = (Xilinx_Virtex2_Slave_SelectMap_fns *) addr;
 468
 469                 /*
 470                  * Check to see if the table has already been relocated.  If not, do
 471                  * a sanity check to make sure there is a faithful copy of the
 472                  * FLASH based function table in RAM, then adjust the table.
 473                  */
 474                 if (!fn_r->relocated) {
 475                         if (memcmp
 476                                 (fn_r, fn, sizeof (Xilinx_Virtex2_Slave_SelectMap_fns))
 477                                 == 0) {
 478                                 desc->iface_fns = fn_r;
 479                         } else {
 480                                 PRINTF ("%s:%d: Invalid function table at 0x%p\n",
 481                                                 __FUNCTION__, __LINE__, fn_r);
 482                                 return FPGA_FAIL;
 483                         }
 484
 485                         PRINTF ("%s:%d: Relocating descriptor at 0x%p\n",
 486                                         __FUNCTION__, __LINE__, desc);
 487
 488                         addr = (ulong) (fn->pre) + reloc_offset;
 489                         fn_r->pre = (Xilinx_pre_fn) addr;
 490                         addr = (ulong) (fn->pgm) + reloc_offset;
 491                         fn_r->pgm = (Xilinx_pgm_fn) addr;
 492                         addr = (ulong) (fn->init) + reloc_offset;
 493                         fn_r->init = (Xilinx_init_fn) addr;
 494                         addr = (ulong) (fn->done) + reloc_offset;
 495                         fn_r->done = (Xilinx_done_fn) addr;
 496                         addr = (ulong) (fn->err) + reloc_offset;
 497                         fn_r->err = (Xilinx_err_fn) addr;
 498                         addr = (ulong) (fn->clk) + reloc_offset;
 499                         fn_r->clk = (Xilinx_clk_fn) addr;
 500                         addr = (ulong) (fn->cs) + reloc_offset;
 501                         fn_r->cs = (Xilinx_cs_fn) addr;
 502                         addr = (ulong) (fn->wr) + reloc_offset;
 503                         fn_r->wr = (Xilinx_wr_fn) addr;
 504                         addr = (ulong) (fn->rdata) + reloc_offset;
 505                         fn_r->rdata = (Xilinx_rdata_fn) addr;
 506                         addr = (ulong) (fn->wdata) + reloc_offset;
 507                         fn_r->wdata = (Xilinx_wdata_fn) addr;
 508                         addr = (ulong) (fn->busy) + reloc_offset;
 509                         fn_r->busy = (Xilinx_busy_fn) addr;
 510                         addr = (ulong) (fn->abort) + reloc_offset;
 511                         fn_r->abort = (Xilinx_abort_fn) addr;
 512                         addr = (ulong) (fn->post) + reloc_offset;
 513                         fn_r->post = (Xilinx_post_fn) addr;
 514                         fn_r->relocated = TRUE;
 515                 } else {
 516                         printf ("%s:%d: Function table @0x%p has already been relocated\n", __FUNCTION__, __LINE__, fn_r);
 517                         desc->iface_fns = fn_r;
 518                 }
 519                 ret_val = FPGA_SUCCESS;
 520         } else {
 521                 printf ("%s: NULL Interface function table!\n", __FUNCTION__);
 522         }
 523         return ret_val;
 524 }
 525
 526 static int Virtex2_ss_load (Xilinx_desc * desc, void *buf, size_t bsize)
 527 {
 528         printf ("%s: Slave Serial Loading is unsupported\n", __FUNCTION__);
 529         return FPGA_FAIL;
 530 }
 531
 532 static int Virtex2_ss_dump (Xilinx_desc * desc, void *buf, size_t bsize)
 533 {
 534         printf ("%s: Slave Serial Dumping is unsupported\n", __FUNCTION__);
 535         return FPGA_FAIL;
 536 }
 537
 538 static int Virtex2_ss_reloc (Xilinx_desc * desc, ulong reloc_offset)
 539 {
 540         int ret_val = FPGA_FAIL;
 541         Xilinx_Virtex2_Slave_Serial_fns *fn =
 542                         (Xilinx_Virtex2_Slave_Serial_fns *) (desc->iface_fns);
 543
 544         if (fn) {
 545                 printf ("%s:%d: Slave Serial Loading is unsupported\n",
 546                                 __FUNCTION__, __LINE__);
 547         } else {
 548                 printf ("%s:%d: NULL Interface function table!\n",
 549                                 __FUNCTION__, __LINE__);
 550         }
 551         return ret_val;
 552 }
 553
 554 /* vim: set ts=4 tw=78: */