]> pilppa.org Git - linux-2.6-omap-h63xx.git/commitdiff
spi_gpio driver
authorDavid Brownell <dbrownell@users.sourceforge.net>
Tue, 6 Jan 2009 22:41:41 +0000 (14:41 -0800)
committerLinus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
Tue, 6 Jan 2009 23:59:19 +0000 (15:59 -0800)
Generalize the old at91rm9200 "bootstrap" bitbanging SPI master driver as
"spi_gpio", so it works with arbitrary GPIOs and can be configured through
platform_data.  Such SPI masters support:

 - any number of bus instances (bus_num is the platform_device.id)
 - any number of chipselects (one GPIO per spi_device)
 - all four SPI_MODE values, and SPI_CS_HIGH
 - i/o word sizes from 1 to 32 bits;
 - devices configured as with any other spi_master controller

When configured using platform_data, this provides relatively low clock
rates.  On platforms that support inlined GPIO calls, significantly
improved transfer speeds are also possible with a semi-custom driver.
(It's still painful when accessing flash memory, but less so.)

Sanity checked by using this version to replace both native controllers on
a board with six different SPI slaves, relying on three different
SPI_MODE_* values and both SPI_CS_HIGH settings for correct operation.

[akpm@linux-foundation.org: cleanups]
Signed-off-by: David Brownell <dbrownell@users.sourceforge.net>
Acked-by: Magnus Damm <damm@igel.co.jp>
Tested-by: Magnus Damm <damm@igel.co.jp>
Cc: Torgil Svensson <torgil.svensson@gmail.com>
Signed-off-by: Andrew Morton <akpm@linux-foundation.org>
Signed-off-by: Linus Torvalds <torvalds@linux-foundation.org>
drivers/spi/Kconfig
drivers/spi/Makefile
drivers/spi/spi_gpio.c [new file with mode: 0644]
include/linux/spi/spi_gpio.h [new file with mode: 0644]

index b9d0efb6803f2919695c21ed6ba186303c51353c..4a6fe01831a8d82354765d256858fca8f760a8df 100644 (file)
@@ -78,7 +78,7 @@ config SPI_AU1550
          will be called au1550_spi.
 
 config SPI_BITBANG
          will be called au1550_spi.
 
 config SPI_BITBANG
-       tristate "Bitbanging SPI master"
+       tristate "Utilities for Bitbanging SPI masters"
        help
          With a few GPIO pins, your system can bitbang the SPI protocol.
          Select this to get SPI support through I/O pins (GPIO, parallel
        help
          With a few GPIO pins, your system can bitbang the SPI protocol.
          Select this to get SPI support through I/O pins (GPIO, parallel
@@ -100,6 +100,22 @@ config SPI_BUTTERFLY
          inexpensive battery powered microcontroller evaluation board.
          This same cable can be used to flash new firmware.
 
          inexpensive battery powered microcontroller evaluation board.
          This same cable can be used to flash new firmware.
 
+config SPI_GPIO
+       tristate "GPIO-based bitbanging SPI Master"
+       depends on GENERIC_GPIO
+       select SPI_BITBANG
+       help
+         This simple GPIO bitbanging SPI master uses the arch-neutral GPIO
+         interface to manage MOSI, MISO, SCK, and chipselect signals.  SPI
+         slaves connected to a bus using this driver are configured as usual,
+         except that the spi_board_info.controller_data holds the GPIO number
+         for the chipselect used by this controller driver.
+
+         Note that this driver often won't achieve even 1 Mbit/sec speeds,
+         making it unusually slow for SPI.  If your platform can inline
+         GPIO operations, you should be able to leverage that for better
+         speed with a custom version of this driver; see the source code.
+
 config SPI_IMX
        tristate "Freescale iMX SPI controller"
        depends on ARCH_IMX && EXPERIMENTAL
 config SPI_IMX
        tristate "Freescale iMX SPI controller"
        depends on ARCH_IMX && EXPERIMENTAL
index ccf18de34e1e0df26a697b2939d58c7e62cf231d..5e9f521b8844b9b23e25f1dcb165811a96051954 100644 (file)
@@ -16,6 +16,7 @@ obj-$(CONFIG_SPI_BFIN)                        += spi_bfin5xx.o
 obj-$(CONFIG_SPI_BITBANG)              += spi_bitbang.o
 obj-$(CONFIG_SPI_AU1550)               += au1550_spi.o
 obj-$(CONFIG_SPI_BUTTERFLY)            += spi_butterfly.o
 obj-$(CONFIG_SPI_BITBANG)              += spi_bitbang.o
 obj-$(CONFIG_SPI_AU1550)               += au1550_spi.o
 obj-$(CONFIG_SPI_BUTTERFLY)            += spi_butterfly.o
+obj-$(CONFIG_SPI_GPIO)                 += spi_gpio.o
 obj-$(CONFIG_SPI_IMX)                  += spi_imx.o
 obj-$(CONFIG_SPI_LM70_LLP)             += spi_lm70llp.o
 obj-$(CONFIG_SPI_PXA2XX)               += pxa2xx_spi.o
 obj-$(CONFIG_SPI_IMX)                  += spi_imx.o
 obj-$(CONFIG_SPI_LM70_LLP)             += spi_lm70llp.o
 obj-$(CONFIG_SPI_PXA2XX)               += pxa2xx_spi.o
diff --git a/drivers/spi/spi_gpio.c b/drivers/spi/spi_gpio.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..49698ca
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,360 @@
+/*
+ * spi_gpio.c - SPI master driver using generic bitbanged GPIO
+ *
+ * Copyright (C) 2006,2008 David Brownell
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License as published by
+ * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
+ * (at your option) any later version.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
+ */
+#include <linux/kernel.h>
+#include <linux/init.h>
+#include <linux/platform_device.h>
+#include <linux/gpio.h>
+
+#include <linux/spi/spi.h>
+#include <linux/spi/spi_bitbang.h>
+#include <linux/spi/spi_gpio.h>
+
+
+/*
+ * This bitbanging SPI master driver should help make systems usable
+ * when a native hardware SPI engine is not available, perhaps because
+ * its driver isn't yet working or because the I/O pins it requires
+ * are used for other purposes.
+ *
+ * platform_device->driver_data ... points to spi_gpio
+ *
+ * spi->controller_state ... reserved for bitbang framework code
+ * spi->controller_data ... holds chipselect GPIO
+ *
+ * spi->master->dev.driver_data ... points to spi_gpio->bitbang
+ */
+
+struct spi_gpio {
+       struct spi_bitbang              bitbang;
+       struct spi_gpio_platform_data   pdata;
+       struct platform_device          *pdev;
+};
+
+/*----------------------------------------------------------------------*/
+
+/*
+ * Because the overhead of going through four GPIO procedure calls
+ * per transferred bit can make performance a problem, this code
+ * is set up so that you can use it in either of two ways:
+ *
+ *   - The slow generic way:  set up platform_data to hold the GPIO
+ *     numbers used for MISO/MOSI/SCK, and issue procedure calls for
+ *     each of them.  This driver can handle several such busses.
+ *
+ *   - The quicker inlined way:  only helps with platform GPIO code
+ *     that inlines operations for constant GPIOs.  This can give
+ *     you tight (fast!) inner loops, but each such bus needs a
+ *     new driver.  You'll define a new C file, with Makefile and
+ *     Kconfig support; the C code can be a total of six lines:
+ *
+ *             #define DRIVER_NAME     "myboard_spi2"
+ *             #define SPI_MISO_GPIO   119
+ *             #define SPI_MOSI_GPIO   120
+ *             #define SPI_SCK_GPIO    121
+ *             #define SPI_N_CHIPSEL   4
+ *             #include "spi_gpio.c"
+ */
+
+#ifndef DRIVER_NAME
+#define DRIVER_NAME    "spi_gpio"
+
+#define GENERIC_BITBANG        /* vs tight inlines */
+
+/* all functions referencing these symbols must define pdata */
+#define SPI_MISO_GPIO  ((pdata)->miso)
+#define SPI_MOSI_GPIO  ((pdata)->mosi)
+#define SPI_SCK_GPIO   ((pdata)->sck)
+
+#define SPI_N_CHIPSEL  ((pdata)->num_chipselect)
+
+#endif
+
+/*----------------------------------------------------------------------*/
+
+static inline const struct spi_gpio_platform_data * __pure
+spi_to_pdata(const struct spi_device *spi)
+{
+       const struct spi_bitbang        *bang;
+       const struct spi_gpio           *spi_gpio;
+
+       bang = spi_master_get_devdata(spi->master);
+       spi_gpio = container_of(bang, struct spi_gpio, bitbang);
+       return &spi_gpio->pdata;
+}
+
+/* this is #defined to avoid unused-variable warnings when inlining */
+#define pdata          spi_to_pdata(spi)
+
+static inline void setsck(const struct spi_device *spi, int is_on)
+{
+       gpio_set_value(SPI_SCK_GPIO, is_on);
+}
+
+static inline void setmosi(const struct spi_device *spi, int is_on)
+{
+       gpio_set_value(SPI_MOSI_GPIO, is_on);
+}
+
+static inline int getmiso(const struct spi_device *spi)
+{
+       return gpio_get_value(SPI_MISO_GPIO);
+}
+
+#undef pdata
+
+/*
+ * NOTE:  this clocks "as fast as we can".  It "should" be a function of the
+ * requested device clock.  Software overhead means we usually have trouble
+ * reaching even one Mbit/sec (except when we can inline bitops), so for now
+ * we'll just assume we never need additional per-bit slowdowns.
+ */
+#define spidelay(nsecs)        do {} while (0)
+
+#define        EXPAND_BITBANG_TXRX
+#include <linux/spi/spi_bitbang.h>
+
+/*
+ * These functions can leverage inline expansion of GPIO calls to shrink
+ * costs for a txrx bit, often by factors of around ten (by instruction
+ * count).  That is particularly visible for larger word sizes, but helps
+ * even with default 8-bit words.
+ *
+ * REVISIT overheads calling these functions for each word also have
+ * significant performance costs.  Having txrx_bufs() calls that inline
+ * the txrx_word() logic would help performance, e.g. on larger blocks
+ * used with flash storage or MMC/SD.  There should also be ways to make
+ * GCC be less stupid about reloading registers inside the I/O loops,
+ * even without inlined GPIO calls; __attribute__((hot)) on GCC 4.3?
+ */
+
+static u32 spi_gpio_txrx_word_mode0(struct spi_device *spi,
+               unsigned nsecs, u32 word, u8 bits)
+{
+       return bitbang_txrx_be_cpha0(spi, nsecs, 0, word, bits);
+}
+
+static u32 spi_gpio_txrx_word_mode1(struct spi_device *spi,
+               unsigned nsecs, u32 word, u8 bits)
+{
+       return bitbang_txrx_be_cpha1(spi, nsecs, 0, word, bits);
+}
+
+static u32 spi_gpio_txrx_word_mode2(struct spi_device *spi,
+               unsigned nsecs, u32 word, u8 bits)
+{
+       return bitbang_txrx_be_cpha0(spi, nsecs, 1, word, bits);
+}
+
+static u32 spi_gpio_txrx_word_mode3(struct spi_device *spi,
+               unsigned nsecs, u32 word, u8 bits)
+{
+       return bitbang_txrx_be_cpha1(spi, nsecs, 1, word, bits);
+}
+
+/*----------------------------------------------------------------------*/
+
+static void spi_gpio_chipselect(struct spi_device *spi, int is_active)
+{
+       unsigned long cs = (unsigned long) spi->controller_data;
+
+       /* set initial clock polarity */
+       if (is_active)
+               setsck(spi, spi->mode & SPI_CPOL);
+
+       /* SPI is normally active-low */
+       gpio_set_value(cs, (spi->mode & SPI_CS_HIGH) ? is_active : !is_active);
+}
+
+static int spi_gpio_setup(struct spi_device *spi)
+{
+       unsigned long   cs = (unsigned long) spi->controller_data;
+       int             status = 0;
+
+       if (spi->bits_per_word > 32)
+               return -EINVAL;
+
+       if (!spi->controller_state) {
+               status = gpio_request(cs, spi->dev.bus_id);
+               if (status)
+                       return status;
+               status = gpio_direction_output(cs, spi->mode & SPI_CS_HIGH);
+       }
+       if (!status)
+               status = spi_bitbang_setup(spi);
+       if (status) {
+               if (!spi->controller_state)
+                       gpio_free(cs);
+       }
+       return status;
+}
+
+static void spi_gpio_cleanup(struct spi_device *spi)
+{
+       unsigned long   cs = (unsigned long) spi->controller_data;
+
+       gpio_free(cs);
+       spi_bitbang_cleanup(spi);
+}
+
+static int __init spi_gpio_alloc(unsigned pin, const char *label, bool is_in)
+{
+       int value;
+
+       value = gpio_request(pin, label);
+       if (value == 0) {
+               if (is_in)
+                       value = gpio_direction_input(pin);
+               else
+                       value = gpio_direction_output(pin, 0);
+       }
+       return value;
+}
+
+static int __init
+spi_gpio_request(struct spi_gpio_platform_data *pdata, const char *label)
+{
+       int value;
+
+       /* NOTE:  SPI_*_GPIO symbols may reference "pdata" */
+
+       value = spi_gpio_alloc(SPI_MOSI_GPIO, label, false);
+       if (value)
+               goto done;
+
+       value = spi_gpio_alloc(SPI_MISO_GPIO, label, true);
+       if (value)
+               goto free_mosi;
+
+       value = spi_gpio_alloc(SPI_SCK_GPIO, label, false);
+       if (value)
+               goto free_miso;
+
+       goto done;
+
+free_miso:
+       gpio_free(SPI_MISO_GPIO);
+free_mosi:
+       gpio_free(SPI_MOSI_GPIO);
+done:
+       return value;
+}
+
+static int __init spi_gpio_probe(struct platform_device *pdev)
+{
+       int                             status;
+       struct spi_master               *master;
+       struct spi_gpio                 *spi_gpio;
+       struct spi_gpio_platform_data   *pdata;
+
+       pdata = pdev->dev.platform_data;
+#ifdef GENERIC_BITBANG
+       if (!pdata || !pdata->num_chipselect)
+               return -ENODEV;
+#endif
+
+       status = spi_gpio_request(pdata, dev_name(&pdev->dev));
+       if (status < 0)
+               return status;
+
+       master = spi_alloc_master(&pdev->dev, sizeof *spi_gpio);
+       if (!master) {
+               status = -ENOMEM;
+               goto gpio_free;
+       }
+       spi_gpio = spi_master_get_devdata(master);
+       platform_set_drvdata(pdev, spi_gpio);
+
+       spi_gpio->pdev = pdev;
+       if (pdata)
+               spi_gpio->pdata = *pdata;
+
+       master->bus_num = pdev->id;
+       master->num_chipselect = SPI_N_CHIPSEL;
+       master->setup = spi_gpio_setup;
+       master->cleanup = spi_gpio_cleanup;
+
+       spi_gpio->bitbang.master = spi_master_get(master);
+       spi_gpio->bitbang.chipselect = spi_gpio_chipselect;
+       spi_gpio->bitbang.txrx_word[SPI_MODE_0] = spi_gpio_txrx_word_mode0;
+       spi_gpio->bitbang.txrx_word[SPI_MODE_1] = spi_gpio_txrx_word_mode1;
+       spi_gpio->bitbang.txrx_word[SPI_MODE_2] = spi_gpio_txrx_word_mode2;
+       spi_gpio->bitbang.txrx_word[SPI_MODE_3] = spi_gpio_txrx_word_mode3;
+       spi_gpio->bitbang.setup_transfer = spi_bitbang_setup_transfer;
+       spi_gpio->bitbang.flags = SPI_CS_HIGH;
+
+       status = spi_bitbang_start(&spi_gpio->bitbang);
+       if (status < 0) {
+               spi_master_put(spi_gpio->bitbang.master);
+gpio_free:
+               gpio_free(SPI_MISO_GPIO);
+               gpio_free(SPI_MOSI_GPIO);
+               gpio_free(SPI_SCK_GPIO);
+               spi_master_put(master);
+       }
+
+       return status;
+}
+
+static int __exit spi_gpio_remove(struct platform_device *pdev)
+{
+       struct spi_gpio                 *spi_gpio;
+       struct spi_gpio_platform_data   *pdata;
+       int                             status;
+
+       spi_gpio = platform_get_drvdata(pdev);
+       pdata = pdev->dev.platform_data;
+
+       /* stop() unregisters child devices too */
+       status = spi_bitbang_stop(&spi_gpio->bitbang);
+       spi_master_put(spi_gpio->bitbang.master);
+
+       platform_set_drvdata(pdev, NULL);
+
+       gpio_free(SPI_MISO_GPIO);
+       gpio_free(SPI_MOSI_GPIO);
+       gpio_free(SPI_SCK_GPIO);
+
+       return status;
+}
+
+MODULE_ALIAS("platform:" DRIVER_NAME);
+
+static struct platform_driver spi_gpio_driver = {
+       .driver.name    = DRIVER_NAME,
+       .driver.owner   = THIS_MODULE,
+       .remove         = __exit_p(spi_gpio_remove),
+};
+
+static int __init spi_gpio_init(void)
+{
+       return platform_driver_probe(&spi_gpio_driver, spi_gpio_probe);
+}
+module_init(spi_gpio_init);
+
+static void __exit spi_gpio_exit(void)
+{
+       platform_driver_unregister(&spi_gpio_driver);
+}
+module_exit(spi_gpio_exit);
+
+
+MODULE_DESCRIPTION("SPI master driver using generic bitbanged GPIO ");
+MODULE_AUTHOR("David Brownell");
+MODULE_LICENSE("GPL");
diff --git a/include/linux/spi/spi_gpio.h b/include/linux/spi/spi_gpio.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..0f01a0f
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,60 @@
+#ifndef __LINUX_SPI_GPIO_H
+#define __LINUX_SPI_GPIO_H
+
+/*
+ * For each bitbanged SPI bus, set up a platform_device node with:
+ *   - name "spi_gpio"
+ *   - id the same as the SPI bus number it implements
+ *   - dev.platform data pointing to a struct spi_gpio_platform_data
+ *
+ * Or, see the driver code for information about speedups that are
+ * possible on platforms that support inlined access for GPIOs (no
+ * spi_gpio_platform_data is used).
+ *
+ * Use spi_board_info with these busses in the usual way, being sure
+ * that the controller_data being the GPIO used for each device's
+ * chipselect:
+ *
+ *     static struct spi_board_info ... [] = {
+ *     ...
+ *             // this slave uses GPIO 42 for its chipselect
+ *             .controller_data = (void *) 42,
+ *     ...
+ *             // this one uses GPIO 86 for its chipselect
+ *             .controller_data = (void *) 86,
+ *     ...
+ *     };
+ *
+ * If the bitbanged bus is later switched to a "native" controller,
+ * that platform_device and controller_data should be removed.
+ */
+
+/**
+ * struct spi_gpio_platform_data - parameter for bitbanged SPI master
+ * @sck: number of the GPIO used for clock output
+ * @mosi: number of the GPIO used for Master Output, Slave In (MOSI) data
+ * @miso: number of the GPIO used for Master Input, Slave Output (MISO) data
+ * @num_chipselect: how many slaves to allow
+ *
+ * All GPIO signals used with the SPI bus managed through this driver
+ * (chipselects, MOSI, MISO, SCK) must be configured as GPIOs, instead
+ * of some alternate function.
+ *
+ * It can be convenient to use this driver with pins that have alternate
+ * functions associated with a "native" SPI controller if a driver for that
+ * controller is not available, or is missing important functionality.
+ *
+ * On platforms which can do so, configure MISO with a weak pullup unless
+ * there's an external pullup on that signal.  That saves power by avoiding
+ * floating signals.  (A weak pulldown would save power too, but many
+ * drivers expect to see all-ones data as the no slave "response".)
+ */
+struct spi_gpio_platform_data {
+       unsigned        sck;
+       unsigned        mosi;
+       unsigned        miso;
+
+       u16             num_chipselect;
+};
+
+#endif /* __LINUX_SPI_GPIO_H */