]> git.karo-electronics.de Git - karo-tx-linux.git/blob - include/linux/spi/spi.h
[PATCH] SPI: per-transfer overrides for wordsize and clocking
[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  * You should have received a copy of the GNU General Public License
15  * along with this program; if not, write to the Free Software
16  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
17  */
18
19 #ifndef __LINUX_SPI_H
20 #define __LINUX_SPI_H
21
22 /*
23  * INTERFACES between SPI master-side drivers and SPI infrastructure.
24  * (There's no SPI slave support for Linux yet...)
25  */
26 extern struct bus_type spi_bus_type;
27
28 /**
29  * struct spi_device - Master side proxy for an SPI slave device
30  * @dev: Driver model representation of the device.
31  * @master: SPI controller used with the device.
32  * @max_speed_hz: Maximum clock rate to be used with this chip
33  *      (on this board); may be changed by the device's driver.
34  *      The spi_transfer.speed_hz can override this for each transfer.
35  * @chip-select: Chipselect, distinguishing chips handled by "master".
36  * @mode: The spi mode defines how data is clocked out and in.
37  *      This may be changed by the device's driver.
38  * @bits_per_word: Data transfers involve one or more words; word sizes
39  *      like eight or 12 bits are common.  In-memory wordsizes are
40  *      powers of two bytes (e.g. 20 bit samples use 32 bits).
41  *      This may be changed by the device's driver.
42  *      The spi_transfer.bits_per_word can override this for each transfer.
43  * @irq: Negative, or the number passed to request_irq() to receive
44  *      interrupts from this device.
45  * @controller_state: Controller's runtime state
46  * @controller_data: Board-specific definitions for controller, such as
47  *      FIFO initialization parameters; from board_info.controller_data
48  *
49  * An spi_device is used to interchange data between an SPI slave
50  * (usually a discrete chip) and CPU memory.
51  *
52  * In "dev", the platform_data is used to hold information about this
53  * device that's meaningful to the device's protocol driver, but not
54  * to its controller.  One example might be an identifier for a chip
55  * variant with slightly different functionality.
56  */
57 struct spi_device {
58         struct device           dev;
59         struct spi_master       *master;
60         u32                     max_speed_hz;
61         u8                      chip_select;
62         u8                      mode;
63 #define SPI_CPHA        0x01                    /* clock phase */
64 #define SPI_CPOL        0x02                    /* clock polarity */
65 #define SPI_MODE_0      (0|0)                   /* (original MicroWire) */
66 #define SPI_MODE_1      (0|SPI_CPHA)
67 #define SPI_MODE_2      (SPI_CPOL|0)
68 #define SPI_MODE_3      (SPI_CPOL|SPI_CPHA)
69 #define SPI_CS_HIGH     0x04                    /* chipselect active high? */
70         u8                      bits_per_word;
71         int                     irq;
72         void                    *controller_state;
73         void                    *controller_data;
74         const char              *modalias;
75
76         // likely need more hooks for more protocol options affecting how
77         // the controller talks to each chip, like:
78         //  - bit order (default is wordwise msb-first)
79         //  - memory packing (12 bit samples into low bits, others zeroed)
80         //  - priority
81         //  - drop chipselect after each word
82         //  - chipselect delays
83         //  - ...
84 };
85
86 static inline struct spi_device *to_spi_device(struct device *dev)
87 {
88         return dev ? container_of(dev, struct spi_device, dev) : NULL;
89 }
90
91 /* most drivers won't need to care about device refcounting */
92 static inline struct spi_device *spi_dev_get(struct spi_device *spi)
93 {
94         return (spi && get_device(&spi->dev)) ? spi : NULL;
95 }
96
97 static inline void spi_dev_put(struct spi_device *spi)
98 {
99         if (spi)
100                 put_device(&spi->dev);
101 }
102
103 /* ctldata is for the bus_master driver's runtime state */
104 static inline void *spi_get_ctldata(struct spi_device *spi)
105 {
106         return spi->controller_state;
107 }
108
109 static inline void spi_set_ctldata(struct spi_device *spi, void *state)
110 {
111         spi->controller_state = state;
112 }
113
114
115 struct spi_message;
116
117
118
119 struct spi_driver {
120         int                     (*probe)(struct spi_device *spi);
121         int                     (*remove)(struct spi_device *spi);
122         void                    (*shutdown)(struct spi_device *spi);
123         int                     (*suspend)(struct spi_device *spi, pm_message_t mesg);
124         int                     (*resume)(struct spi_device *spi);
125         struct device_driver    driver;
126 };
127
128 static inline struct spi_driver *to_spi_driver(struct device_driver *drv)
129 {
130         return drv ? container_of(drv, struct spi_driver, driver) : NULL;
131 }
132
133 extern int spi_register_driver(struct spi_driver *sdrv);
134
135 static inline void spi_unregister_driver(struct spi_driver *sdrv)
136 {
137         if (!sdrv)
138                 return;
139         driver_unregister(&sdrv->driver);
140 }
141
142
143
144 /**
145  * struct spi_master - interface to SPI master controller
146  * @cdev: class interface to this driver
147  * @bus_num: board-specific (and often SOC-specific) identifier for a
148  *      given SPI controller.
149  * @num_chipselect: chipselects are used to distinguish individual
150  *      SPI slaves, and are numbered from zero to num_chipselects.
151  *      each slave has a chipselect signal, but it's common that not
152  *      every chipselect is connected to a slave.
153  * @setup: updates the device mode and clocking records used by a
154  *      device's SPI controller; protocol code may call this.
155  * @transfer: adds a message to the controller's transfer queue.
156  * @cleanup: frees controller-specific state
157  *
158  * Each SPI master controller can communicate with one or more spi_device
159  * children.  These make a small bus, sharing MOSI, MISO and SCK signals
160  * but not chip select signals.  Each device may be configured to use a
161  * different clock rate, since those shared signals are ignored unless
162  * the chip is selected.
163  *
164  * The driver for an SPI controller manages access to those devices through
165  * a queue of spi_message transactions, copyin data between CPU memory and
166  * an SPI slave device).  For each such message it queues, it calls the
167  * message's completion function when the transaction completes.
168  */
169 struct spi_master {
170         struct class_device     cdev;
171
172         /* other than zero (== assign one dynamically), bus_num is fully
173          * board-specific.  usually that simplifies to being SOC-specific.
174          * example:  one SOC has three SPI controllers, numbered 1..3,
175          * and one board's schematics might show it using SPI-2.  software
176          * would normally use bus_num=2 for that controller.
177          */
178         u16                     bus_num;
179
180         /* chipselects will be integral to many controllers; some others
181          * might use board-specific GPIOs.
182          */
183         u16                     num_chipselect;
184
185         /* setup mode and clock, etc (spi driver may call many times) */
186         int                     (*setup)(struct spi_device *spi);
187
188         /* bidirectional bulk transfers
189          *
190          * + The transfer() method may not sleep; its main role is
191          *   just to add the message to the queue.
192          * + For now there's no remove-from-queue operation, or
193          *   any other request management
194          * + To a given spi_device, message queueing is pure fifo
195          *
196          * + The master's main job is to process its message queue,
197          *   selecting a chip then transferring data
198          * + If there are multiple spi_device children, the i/o queue
199          *   arbitration algorithm is unspecified (round robin, fifo,
200          *   priority, reservations, preemption, etc)
201          *
202          * + Chipselect stays active during the entire message
203          *   (unless modified by spi_transfer.cs_change != 0).
204          * + The message transfers use clock and SPI mode parameters
205          *   previously established by setup() for this device
206          */
207         int                     (*transfer)(struct spi_device *spi,
208                                                 struct spi_message *mesg);
209
210         /* called on release() to free memory provided by spi_master */
211         void                    (*cleanup)(const struct spi_device *spi);
212 };
213
214 static inline void *spi_master_get_devdata(struct spi_master *master)
215 {
216         return class_get_devdata(&master->cdev);
217 }
218
219 static inline void spi_master_set_devdata(struct spi_master *master, void *data)
220 {
221         class_set_devdata(&master->cdev, data);
222 }
223
224 static inline struct spi_master *spi_master_get(struct spi_master *master)
225 {
226         if (!master || !class_device_get(&master->cdev))
227                 return NULL;
228         return master;
229 }
230
231 static inline void spi_master_put(struct spi_master *master)
232 {
233         if (master)
234                 class_device_put(&master->cdev);
235 }
236
237
238 /* the spi driver core manages memory for the spi_master classdev */
239 extern struct spi_master *
240 spi_alloc_master(struct device *host, unsigned size);
241
242 extern int spi_register_master(struct spi_master *master);
243 extern void spi_unregister_master(struct spi_master *master);
244
245 extern struct spi_master *spi_busnum_to_master(u16 busnum);
246
247 /*---------------------------------------------------------------------------*/
248
249 /*
250  * I/O INTERFACE between SPI controller and protocol drivers
251  *
252  * Protocol drivers use a queue of spi_messages, each transferring data
253  * between the controller and memory buffers.
254  *
255  * The spi_messages themselves consist of a series of read+write transfer
256  * segments.  Those segments always read the same number of bits as they
257  * write; but one or the other is easily ignored by passing a null buffer
258  * pointer.  (This is unlike most types of I/O API, because SPI hardware
259  * is full duplex.)
260  *
261  * NOTE:  Allocation of spi_transfer and spi_message memory is entirely
262  * up to the protocol driver, which guarantees the integrity of both (as
263  * well as the data buffers) for as long as the message is queued.
264  */
265
266 /**
267  * struct spi_transfer - a read/write buffer pair
268  * @tx_buf: data to be written (dma-safe memory), or NULL
269  * @rx_buf: data to be read (dma-safe memory), or NULL
270  * @tx_dma: DMA address of tx_buf, if spi_message.is_dma_mapped
271  * @rx_dma: DMA address of rx_buf, if spi_message.is_dma_mapped
272  * @len: size of rx and tx buffers (in bytes)
273  * @speed_hz: Select a speed other then the device default for this
274  *      transfer. If 0 the default (from spi_device) is used.
275  * @bits_per_word: select a bits_per_word other then the device default
276  *      for this transfer. If 0 the default (from spi_device) is used.
277  * @cs_change: affects chipselect after this transfer completes
278  * @delay_usecs: microseconds to delay after this transfer before
279  *      (optionally) changing the chipselect status, then starting
280  *      the next transfer or completing this spi_message.
281  * @transfer_list: transfers are sequenced through spi_message.transfers
282  *
283  * SPI transfers always write the same number of bytes as they read.
284  * Protocol drivers should always provide rx_buf and/or tx_buf.
285  * In some cases, they may also want to provide DMA addresses for
286  * the data being transferred; that may reduce overhead, when the
287  * underlying driver uses dma.
288  *
289  * If the transmit buffer is null, undefined data will be shifted out
290  * while filling rx_buf.  If the receive buffer is null, the data
291  * shifted in will be discarded.  Only "len" bytes shift out (or in).
292  * It's an error to try to shift out a partial word.  (For example, by
293  * shifting out three bytes with word size of sixteen or twenty bits;
294  * the former uses two bytes per word, the latter uses four bytes.)
295  *
296  * All SPI transfers start with the relevant chipselect active.  Normally
297  * it stays selected until after the last transfer in a message.  Drivers
298  * can affect the chipselect signal using cs_change:
299  *
300  * (i) If the transfer isn't the last one in the message, this flag is
301  * used to make the chipselect briefly go inactive in the middle of the
302  * message.  Toggling chipselect in this way may be needed to terminate
303  * a chip command, letting a single spi_message perform all of group of
304  * chip transactions together.
305  *
306  * (ii) When the transfer is the last one in the message, the chip may
307  * stay selected until the next transfer.  This is purely a performance
308  * hint; the controller driver may need to select a different device
309  * for the next message.
310  *
311  * The code that submits an spi_message (and its spi_transfers)
312  * to the lower layers is responsible for managing its memory.
313  * Zero-initialize every field you don't set up explicitly, to
314  * insulate against future API updates.  After you submit a message
315  * and its transfers, ignore them until its completion callback.
316  */
317 struct spi_transfer {
318         /* it's ok if tx_buf == rx_buf (right?)
319          * for MicroWire, one buffer must be null
320          * buffers must work with dma_*map_single() calls, unless
321          *   spi_message.is_dma_mapped reports a pre-existing mapping
322          */
323         const void      *tx_buf;
324         void            *rx_buf;
325         unsigned        len;
326
327         dma_addr_t      tx_dma;
328         dma_addr_t      rx_dma;
329
330         unsigned        cs_change:1;
331         u8              bits_per_word;
332         u16             delay_usecs;
333         u32             speed_hz;
334
335         struct list_head transfer_list;
336 };
337
338 /**
339  * struct spi_message - one multi-segment SPI transaction
340  * @transfers: list of transfer segments in this transaction
341  * @spi: SPI device to which the transaction is queued
342  * @is_dma_mapped: if true, the caller provided both dma and cpu virtual
343  *      addresses for each transfer buffer
344  * @complete: called to report transaction completions
345  * @context: the argument to complete() when it's called
346  * @actual_length: the total number of bytes that were transferred in all
347  *      successful segments
348  * @status: zero for success, else negative errno
349  * @queue: for use by whichever driver currently owns the message
350  * @state: for use by whichever driver currently owns the message
351  *
352  * An spi_message is used to execute an atomic sequence of data transfers,
353  * each represented by a struct spi_transfer.  The sequence is "atomic"
354  * in the sense that no other spi_message may use that SPI bus until that
355  * sequence completes.  On some systems, many such sequences can execute as
356  * as single programmed DMA transfer.  On all systems, these messages are
357  * queued, and might complete after transactions to other devices.  Messages
358  * sent to a given spi_device are alway executed in FIFO order.
359  *
360  * The code that submits an spi_message (and its spi_transfers)
361  * to the lower layers is responsible for managing its memory.
362  * Zero-initialize every field you don't set up explicitly, to
363  * insulate against future API updates.  After you submit a message
364  * and its transfers, ignore them until its completion callback.
365  */
366 struct spi_message {
367         struct list_head        transfers;
368
369         struct spi_device       *spi;
370
371         unsigned                is_dma_mapped:1;
372
373         /* REVISIT:  we might want a flag affecting the behavior of the
374          * last transfer ... allowing things like "read 16 bit length L"
375          * immediately followed by "read L bytes".  Basically imposing
376          * a specific message scheduling algorithm.
377          *
378          * Some controller drivers (message-at-a-time queue processing)
379          * could provide that as their default scheduling algorithm.  But
380          * others (with multi-message pipelines) could need a flag to
381          * tell them about such special cases.
382          */
383
384         /* completion is reported through a callback */
385         void                    (*complete)(void *context);
386         void                    *context;
387         unsigned                actual_length;
388         int                     status;
389
390         /* for optional use by whatever driver currently owns the
391          * spi_message ...  between calls to spi_async and then later
392          * complete(), that's the spi_master controller driver.
393          */
394         struct list_head        queue;
395         void                    *state;
396 };
397
398 static inline void spi_message_init(struct spi_message *m)
399 {
400         memset(m, 0, sizeof *m);
401         INIT_LIST_HEAD(&m->transfers);
402 }
403
404 static inline void
405 spi_message_add_tail(struct spi_transfer *t, struct spi_message *m)
406 {
407         list_add_tail(&t->transfer_list, &m->transfers);
408 }
409
410 static inline void
411 spi_transfer_del(struct spi_transfer *t)
412 {
413         list_del(&t->transfer_list);
414 }
415
416 /* It's fine to embed message and transaction structures in other data
417  * structures so long as you don't free them while they're in use.
418  */
419
420 static inline struct spi_message *spi_message_alloc(unsigned ntrans, gfp_t flags)
421 {
422         struct spi_message *m;
423
424         m = kzalloc(sizeof(struct spi_message)
425                         + ntrans * sizeof(struct spi_transfer),
426                         flags);
427         if (m) {
428                 int i;
429                 struct spi_transfer *t = (struct spi_transfer *)(m + 1);
430
431                 INIT_LIST_HEAD(&m->transfers);
432                 for (i = 0; i < ntrans; i++, t++)
433                         spi_message_add_tail(t, m);
434         }
435         return m;
436 }
437
438 static inline void spi_message_free(struct spi_message *m)
439 {
440         kfree(m);
441 }
442
443 /**
444  * spi_setup -- setup SPI mode and clock rate
445  * @spi: the device whose settings are being modified
446  *
447  * SPI protocol drivers may need to update the transfer mode if the
448  * device doesn't work with the mode 0 default.  They may likewise need
449  * to update clock rates or word sizes from initial values.  This function
450  * changes those settings, and must be called from a context that can sleep.
451  * The changes take effect the next time the device is selected and data
452  * is transferred to or from it.
453  */
454 static inline int
455 spi_setup(struct spi_device *spi)
456 {
457         return spi->master->setup(spi);
458 }
459
460
461 /**
462  * spi_async -- asynchronous SPI transfer
463  * @spi: device with which data will be exchanged
464  * @message: describes the data transfers, including completion callback
465  *
466  * This call may be used in_irq and other contexts which can't sleep,
467  * as well as from task contexts which can sleep.
468  *
469  * The completion callback is invoked in a context which can't sleep.
470  * Before that invocation, the value of message->status is undefined.
471  * When the callback is issued, message->status holds either zero (to
472  * indicate complete success) or a negative error code.  After that
473  * callback returns, the driver which issued the transfer request may
474  * deallocate the associated memory; it's no longer in use by any SPI
475  * core or controller driver code.
476  *
477  * Note that although all messages to a spi_device are handled in
478  * FIFO order, messages may go to different devices in other orders.
479  * Some device might be higher priority, or have various "hard" access
480  * time requirements, for example.
481  *
482  * On detection of any fault during the transfer, processing of
483  * the entire message is aborted, and the device is deselected.
484  * Until returning from the associated message completion callback,
485  * no other spi_message queued to that device will be processed.
486  * (This rule applies equally to all the synchronous transfer calls,
487  * which are wrappers around this core asynchronous primitive.)
488  */
489 static inline int
490 spi_async(struct spi_device *spi, struct spi_message *message)
491 {
492         message->spi = spi;
493         return spi->master->transfer(spi, message);
494 }
495
496 /*---------------------------------------------------------------------------*/
497
498 /* All these synchronous SPI transfer routines are utilities layered
499  * over the core async transfer primitive.  Here, "synchronous" means
500  * they will sleep uninterruptibly until the async transfer completes.
501  */
502
503 extern int spi_sync(struct spi_device *spi, struct spi_message *message);
504
505 /**
506  * spi_write - SPI synchronous write
507  * @spi: device to which data will be written
508  * @buf: data buffer
509  * @len: data buffer size
510  *
511  * This writes the buffer and returns zero or a negative error code.
512  * Callable only from contexts that can sleep.
513  */
514 static inline int
515 spi_write(struct spi_device *spi, const u8 *buf, size_t len)
516 {
517         struct spi_transfer     t = {
518                         .tx_buf         = buf,
519                         .len            = len,
520                 };
521         struct spi_message      m;
522
523         spi_message_init(&m);
524         spi_message_add_tail(&t, &m);
525         return spi_sync(spi, &m);
526 }
527
528 /**
529  * spi_read - SPI synchronous read
530  * @spi: device from which data will be read
531  * @buf: data buffer
532  * @len: data buffer size
533  *
534  * This writes the buffer and returns zero or a negative error code.
535  * Callable only from contexts that can sleep.
536  */
537 static inline int
538 spi_read(struct spi_device *spi, u8 *buf, size_t len)
539 {
540         struct spi_transfer     t = {
541                         .rx_buf         = buf,
542                         .len            = len,
543                 };
544         struct spi_message      m;
545
546         spi_message_init(&m);
547         spi_message_add_tail(&t, &m);
548         return spi_sync(spi, &m);
549 }
550
551 /* this copies txbuf and rxbuf data; for small transfers only! */
552 extern int spi_write_then_read(struct spi_device *spi,
553                 const u8 *txbuf, unsigned n_tx,
554                 u8 *rxbuf, unsigned n_rx);
555
556 /**
557  * spi_w8r8 - SPI synchronous 8 bit write followed by 8 bit read
558  * @spi: device with which data will be exchanged
559  * @cmd: command to be written before data is read back
560  *
561  * This returns the (unsigned) eight bit number returned by the
562  * device, or else a negative error code.  Callable only from
563  * contexts that can sleep.
564  */
565 static inline ssize_t spi_w8r8(struct spi_device *spi, u8 cmd)
566 {
567         ssize_t                 status;
568         u8                      result;
569
570         status = spi_write_then_read(spi, &cmd, 1, &result, 1);
571
572         /* return negative errno or unsigned value */
573         return (status < 0) ? status : result;
574 }
575
576 /**
577  * spi_w8r16 - SPI synchronous 8 bit write followed by 16 bit read
578  * @spi: device with which data will be exchanged
579  * @cmd: command to be written before data is read back
580  *
581  * This returns the (unsigned) sixteen bit number returned by the
582  * device, or else a negative error code.  Callable only from
583  * contexts that can sleep.
584  *
585  * The number is returned in wire-order, which is at least sometimes
586  * big-endian.
587  */
588 static inline ssize_t spi_w8r16(struct spi_device *spi, u8 cmd)
589 {
590         ssize_t                 status;
591         u16                     result;
592
593         status = spi_write_then_read(spi, &cmd, 1, (u8 *) &result, 2);
594
595         /* return negative errno or unsigned value */
596         return (status < 0) ? status : result;
597 }
598
599 /*---------------------------------------------------------------------------*/
600
601 /*
602  * INTERFACE between board init code and SPI infrastructure.
603  *
604  * No SPI driver ever sees these SPI device table segments, but
605  * it's how the SPI core (or adapters that get hotplugged) grows
606  * the driver model tree.
607  *
608  * As a rule, SPI devices can't be probed.  Instead, board init code
609  * provides a table listing the devices which are present, with enough
610  * information to bind and set up the device's driver.  There's basic
611  * support for nonstatic configurations too; enough to handle adding
612  * parport adapters, or microcontrollers acting as USB-to-SPI bridges.
613  */
614
615 /* board-specific information about each SPI device */
616 struct spi_board_info {
617         /* the device name and module name are coupled, like platform_bus;
618          * "modalias" is normally the driver name.
619          *
620          * platform_data goes to spi_device.dev.platform_data,
621          * controller_data goes to spi_device.controller_data,
622          * irq is copied too
623          */
624         char            modalias[KOBJ_NAME_LEN];
625         const void      *platform_data;
626         void            *controller_data;
627         int             irq;
628
629         /* slower signaling on noisy or low voltage boards */
630         u32             max_speed_hz;
631
632
633         /* bus_num is board specific and matches the bus_num of some
634          * spi_master that will probably be registered later.
635          *
636          * chip_select reflects how this chip is wired to that master;
637          * it's less than num_chipselect.
638          */
639         u16             bus_num;
640         u16             chip_select;
641
642         /* ... may need additional spi_device chip config data here.
643          * avoid stuff protocol drivers can set; but include stuff
644          * needed to behave without being bound to a driver:
645          *  - chipselect polarity
646          *  - quirks like clock rate mattering when not selected
647          */
648 };
649
650 #ifdef  CONFIG_SPI
651 extern int
652 spi_register_board_info(struct spi_board_info const *info, unsigned n);
653 #else
654 /* board init code may ignore whether SPI is configured or not */
655 static inline int
656 spi_register_board_info(struct spi_board_info const *info, unsigned n)
657         { return 0; }
658 #endif
659
660
661 /* If you're hotplugging an adapter with devices (parport, usb, etc)
662  * use spi_new_device() to describe each device.  You can also call
663  * spi_unregister_device() to start making that device vanish, but
664  * normally that would be handled by spi_unregister_master().
665  */
666 extern struct spi_device *
667 spi_new_device(struct spi_master *, struct spi_board_info *);
668
669 static inline void
670 spi_unregister_device(struct spi_device *spi)
671 {
672         if (spi)
673                 device_unregister(&spi->dev);
674 }
675
676 #endif /* __LINUX_SPI_H */