51a6769114dffc58c636073b360bdfe258f1f1c3
[safe/jmp/linux-2.6] / 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 drivers and infrastructure
24  * (There's no SPI slave support for Linux yet...)
25  *
26  * A "struct device_driver" for an spi_device uses "spi_bus_type" and
27  * needs no special API wrappers (much like platform_bus).  These drivers
28  * are bound to devices based on their names (much like platform_bus),
29  * and are available in dev->driver.
30  */
31 extern struct bus_type spi_bus_type;
32
33 /**
34  * struct spi_device - Master side proxy for an SPI slave device
35  * @dev: Driver model representation of the device.
36  * @master: SPI controller used with the device.
37  * @max_speed_hz: Maximum clock rate to be used with this chip
38  *      (on this board); may be changed by the device's driver.
39  * @chip-select: Chipselect, distinguishing chips handled by "master".
40  * @mode: The spi mode defines how data is clocked out and in.
41  *      This may be changed by the device's driver.
42  * @bits_per_word: Data transfers involve one or more words; word sizes
43  *      like eight or 12 bits are common.  In-memory wordsizes are
44  *      powers of two bytes (e.g. 20 bit samples use 32 bits).
45  *      This may be changed by the device's driver.
46  * @irq: Negative, or the number passed to request_irq() to receive
47  *      interrupts from this device.
48  * @controller_state: Controller's runtime state
49  * @controller_data: Static board-specific definitions for controller, such
50  *      as FIFO initialization parameters; from board_info.controller_data
51  *
52  * An spi_device is used to interchange data between an SPI slave
53  * (usually a discrete chip) and CPU memory.
54  *
55  * In "dev", the platform_data is used to hold information about this
56  * device that's meaningful to the device's protocol driver, but not
57  * to its controller.  One example might be an identifier for a chip
58  * variant with slightly different functionality.
59  */
60 struct spi_device {
61         struct device           dev;
62         struct spi_master       *master;
63         u32                     max_speed_hz;
64         u8                      chip_select;
65         u8                      mode;
66 #define SPI_CPHA        0x01            /* clock phase */
67 #define SPI_CPOL        0x02            /* clock polarity */
68 #define SPI_MODE_0      (0|0)
69 #define SPI_MODE_1      (0|SPI_CPHA)
70 #define SPI_MODE_2      (SPI_CPOL|0)
71 #define SPI_MODE_3      (SPI_CPOL|SPI_CPHA)
72 #define SPI_CS_HIGH     0x04            /* chipselect active high? */
73         u8                      bits_per_word;
74         int                     irq;
75         void                    *controller_state;
76         const void              *controller_data;
77         const char              *modalias;
78
79         // likely need more hooks for more protocol options affecting how
80         // the controller talks to its chips, like:
81         //  - bit order (default is wordwise msb-first)
82         //  - memory packing (12 bit samples into low bits, others zeroed)
83         //  - priority
84         //  - chipselect delays
85         //  - ...
86 };
87
88 static inline struct spi_device *to_spi_device(struct device *dev)
89 {
90         return container_of(dev, struct spi_device, dev);
91 }
92
93 /* most drivers won't need to care about device refcounting */
94 static inline struct spi_device *spi_dev_get(struct spi_device *spi)
95 {
96         return (spi && get_device(&spi->dev)) ? spi : NULL;
97 }
98
99 static inline void spi_dev_put(struct spi_device *spi)
100 {
101         if (spi)
102                 put_device(&spi->dev);
103 }
104
105 /* ctldata is for the bus_master driver's runtime state */
106 static inline void *spi_get_ctldata(struct spi_device *spi)
107 {
108         return spi->controller_state;
109 }
110
111 static inline void spi_set_ctldata(struct spi_device *spi, void *state)
112 {
113         spi->controller_state = state;
114 }
115
116
117 struct spi_message;
118
119
120 /**
121  * struct spi_master - interface to SPI master controller
122  * @cdev: class interface to this driver
123  * @bus_num: board-specific (and often SOC-specific) identifier for a
124  *      given SPI controller.
125  * @num_chipselects: chipselects are used to distinguish individual
126  *      SPI slaves, and are numbered from zero to num_chipselects.
127  *      each slave has a chipselect signal, but it's common that not
128  *      every chipselect is connected to a slave.
129  * @setup: updates the device mode and clocking records used by a
130  *      device's SPI controller; protocol code may call this.
131  * @transfer: adds a message to the controller's transfer queue.
132  * @cleanup: frees controller-specific state
133  *
134  * Each SPI master controller can communicate with one or more spi_device
135  * children.  These make a small bus, sharing MOSI, MISO and SCK signals
136  * but not chip select signals.  Each device may be configured to use a
137  * different clock rate, since those shared signals are ignored unless
138  * the chip is selected.
139  *
140  * The driver for an SPI controller manages access to those devices through
141  * a queue of spi_message transactions, copyin data between CPU memory and
142  * an SPI slave device).  For each such message it queues, it calls the
143  * message's completion function when the transaction completes.
144  */
145 struct spi_master {
146         struct class_device     cdev;
147
148         /* other than zero (== assign one dynamically), bus_num is fully
149          * board-specific.  usually that simplifies to being SOC-specific.
150          * example:  one SOC has three SPI controllers, numbered 1..3,
151          * and one board's schematics might show it using SPI-2.  software
152          * would normally use bus_num=2 for that controller.
153          */
154         u16                     bus_num;
155
156         /* chipselects will be integral to many controllers; some others
157          * might use board-specific GPIOs.
158          */
159         u16                     num_chipselect;
160
161         /* setup mode and clock, etc (spi driver may call many times) */
162         int                     (*setup)(struct spi_device *spi);
163
164         /* bidirectional bulk transfers
165          *
166          * + The transfer() method may not sleep; its main role is
167          *   just to add the message to the queue.
168          * + For now there's no remove-from-queue operation, or
169          *   any other request management
170          * + To a given spi_device, message queueing is pure fifo
171          *
172          * + The master's main job is to process its message queue,
173          *   selecting a chip then transferring data
174          * + If there are multiple spi_device children, the i/o queue
175          *   arbitration algorithm is unspecified (round robin, fifo,
176          *   priority, reservations, preemption, etc)
177          *
178          * + Chipselect stays active during the entire message
179          *   (unless modified by spi_transfer.cs_change != 0).
180          * + The message transfers use clock and SPI mode parameters
181          *   previously established by setup() for this device
182          */
183         int                     (*transfer)(struct spi_device *spi,
184                                                 struct spi_message *mesg);
185
186         /* called on release() to free memory provided by spi_master */
187         void                    (*cleanup)(const struct spi_device *spi);
188 };
189
190 /* the spi driver core manages memory for the spi_master classdev */
191 extern struct spi_master *
192 spi_alloc_master(struct device *host, unsigned size);
193
194 extern int spi_register_master(struct spi_master *master);
195 extern void spi_unregister_master(struct spi_master *master);
196
197 extern struct spi_master *spi_busnum_to_master(u16 busnum);
198
199 /*---------------------------------------------------------------------------*/
200
201 /*
202  * I/O INTERFACE between SPI controller and protocol drivers
203  *
204  * Protocol drivers use a queue of spi_messages, each transferring data
205  * between the controller and memory buffers.
206  *
207  * The spi_messages themselves consist of a series of read+write transfer
208  * segments.  Those segments always read the same number of bits as they
209  * write; but one or the other is easily ignored by passing a null buffer
210  * pointer.  (This is unlike most types of I/O API, because SPI hardware
211  * is full duplex.)
212  *
213  * NOTE:  Allocation of spi_transfer and spi_message memory is entirely
214  * up to the protocol driver, which guarantees the integrity of both (as
215  * well as the data buffers) for as long as the message is queued.
216  */
217
218 /**
219  * struct spi_transfer - a read/write buffer pair
220  * @tx_buf: data to be written (dma-safe address), or NULL
221  * @rx_buf: data to be read (dma-safe address), or NULL
222  * @tx_dma: DMA address of buffer, if spi_message.is_dma_mapped
223  * @rx_dma: DMA address of buffer, if spi_message.is_dma_mapped
224  * @len: size of rx and tx buffers (in bytes)
225  * @cs_change: affects chipselect after this transfer completes
226  * @delay_usecs: microseconds to delay after this transfer before
227  *      (optionally) changing the chipselect status, then starting
228  *      the next transfer or completing this spi_message.
229  *
230  * SPI transfers always write the same number of bytes as they read.
231  * Protocol drivers should always provide rx_buf and/or tx_buf.
232  * In some cases, they may also want to provide DMA addresses for
233  * the data being transferred; that may reduce overhead, when the
234  * underlying driver uses dma.
235  *
236  * All SPI transfers start with the relevant chipselect active.  Drivers
237  * can change behavior of the chipselect after the transfer finishes
238  * (including any mandatory delay).  The normal behavior is to leave it
239  * selected, except for the last transfer in a message.  Setting cs_change
240  * allows two additional behavior options:
241  *
242  * (i) If the transfer isn't the last one in the message, this flag is
243  * used to make the chipselect briefly go inactive in the middle of the
244  * message.  Toggling chipselect in this way may be needed to terminate
245  * a chip command, letting a single spi_message perform all of group of
246  * chip transactions together.
247  *
248  * (ii) When the transfer is the last one in the message, the chip may
249  * stay selected until the next transfer.  This is purely a performance
250  * hint; the controller driver may need to select a different device
251  * for the next message.
252  */
253 struct spi_transfer {
254         /* it's ok if tx_buf == rx_buf (right?)
255          * for MicroWire, one buffer must be null
256          * buffers must work with dma_*map_single() calls
257          */
258         const void      *tx_buf;
259         void            *rx_buf;
260         unsigned        len;
261
262         dma_addr_t      tx_dma;
263         dma_addr_t      rx_dma;
264
265         unsigned        cs_change:1;
266         u16             delay_usecs;
267 };
268
269 /**
270  * struct spi_message - one multi-segment SPI transaction
271  * @transfers: the segements of the transaction
272  * @n_transfer: how many segments
273  * @spi: SPI device to which the transaction is queued
274  * @is_dma_mapped: if true, the caller provided both dma and cpu virtual
275  *      addresses for each transfer buffer
276  * @complete: called to report transaction completions
277  * @context: the argument to complete() when it's called
278  * @actual_length: how many bytes were transferd
279  * @status: zero for success, else negative errno
280  * @queue: for use by whichever driver currently owns the message
281  * @state: for use by whichever driver currently owns the message
282  */
283 struct spi_message {
284         struct spi_transfer     *transfers;
285         unsigned                n_transfer;
286
287         struct spi_device       *spi;
288
289         unsigned                is_dma_mapped:1;
290
291         /* REVISIT:  we might want a flag affecting the behavior of the
292          * last transfer ... allowing things like "read 16 bit length L"
293          * immediately followed by "read L bytes".  Basically imposing
294          * a specific message scheduling algorithm.
295          *
296          * Some controller drivers (message-at-a-time queue processing)
297          * could provide that as their default scheduling algorithm.  But
298          * others (with multi-message pipelines) would need a flag to
299          * tell them about such special cases.
300          */
301
302         /* completion is reported through a callback */
303         void                    FASTCALL((*complete)(void *context));
304         void                    *context;
305         unsigned                actual_length;
306         int                     status;
307
308         /* for optional use by whatever driver currently owns the
309          * spi_message ...  between calls to spi_async and then later
310          * complete(), that's the spi_master controller driver.
311          */
312         struct list_head        queue;
313         void                    *state;
314 };
315
316 /**
317  * spi_setup -- setup SPI mode and clock rate
318  * @spi: the device whose settings are being modified
319  *
320  * SPI protocol drivers may need to update the transfer mode if the
321  * device doesn't work with the mode 0 default.  They may likewise need
322  * to update clock rates or word sizes from initial values.  This function
323  * changes those settings, and must be called from a context that can sleep.
324  */
325 static inline int
326 spi_setup(struct spi_device *spi)
327 {
328         return spi->master->setup(spi);
329 }
330
331
332 /**
333  * spi_async -- asynchronous SPI transfer
334  * @spi: device with which data will be exchanged
335  * @message: describes the data transfers, including completion callback
336  *
337  * This call may be used in_irq and other contexts which can't sleep,
338  * as well as from task contexts which can sleep.
339  *
340  * The completion callback is invoked in a context which can't sleep.
341  * Before that invocation, the value of message->status is undefined.
342  * When the callback is issued, message->status holds either zero (to
343  * indicate complete success) or a negative error code.
344  *
345  * Note that although all messages to a spi_device are handled in
346  * FIFO order, messages may go to different devices in other orders.
347  * Some device might be higher priority, or have various "hard" access
348  * time requirements, for example.
349  */
350 static inline int
351 spi_async(struct spi_device *spi, struct spi_message *message)
352 {
353         message->spi = spi;
354         return spi->master->transfer(spi, message);
355 }
356
357 /*---------------------------------------------------------------------------*/
358
359 /* All these synchronous SPI transfer routines are utilities layered
360  * over the core async transfer primitive.  Here, "synchronous" means
361  * they will sleep uninterruptibly until the async transfer completes.
362  */
363
364 extern int spi_sync(struct spi_device *spi, struct spi_message *message);
365
366 /**
367  * spi_write - SPI synchronous write
368  * @spi: device to which data will be written
369  * @buf: data buffer
370  * @len: data buffer size
371  *
372  * This writes the buffer and returns zero or a negative error code.
373  * Callable only from contexts that can sleep.
374  */
375 static inline int
376 spi_write(struct spi_device *spi, const u8 *buf, size_t len)
377 {
378         struct spi_transfer     t = {
379                         .tx_buf         = buf,
380                         .rx_buf         = NULL,
381                         .len            = len,
382                         .cs_change      = 0,
383                 };
384         struct spi_message      m = {
385                         .transfers      = &t,
386                         .n_transfer     = 1,
387                 };
388
389         return spi_sync(spi, &m);
390 }
391
392 /**
393  * spi_read - SPI synchronous read
394  * @spi: device from which data will be read
395  * @buf: data buffer
396  * @len: data buffer size
397  *
398  * This writes the buffer and returns zero or a negative error code.
399  * Callable only from contexts that can sleep.
400  */
401 static inline int
402 spi_read(struct spi_device *spi, u8 *buf, size_t len)
403 {
404         struct spi_transfer     t = {
405                         .tx_buf         = NULL,
406                         .rx_buf         = buf,
407                         .len            = len,
408                         .cs_change      = 0,
409                 };
410         struct spi_message      m = {
411                         .transfers      = &t,
412                         .n_transfer     = 1,
413                 };
414
415         return spi_sync(spi, &m);
416 }
417
418 extern int spi_write_then_read(struct spi_device *spi,
419                 const u8 *txbuf, unsigned n_tx,
420                 u8 *rxbuf, unsigned n_rx);
421
422 /**
423  * spi_w8r8 - SPI synchronous 8 bit write followed by 8 bit read
424  * @spi: device with which data will be exchanged
425  * @cmd: command to be written before data is read back
426  *
427  * This returns the (unsigned) eight bit number returned by the
428  * device, or else a negative error code.  Callable only from
429  * contexts that can sleep.
430  */
431 static inline ssize_t spi_w8r8(struct spi_device *spi, u8 cmd)
432 {
433         ssize_t                 status;
434         u8                      result;
435
436         status = spi_write_then_read(spi, &cmd, 1, &result, 1);
437
438         /* return negative errno or unsigned value */
439         return (status < 0) ? status : result;
440 }
441
442 /**
443  * spi_w8r16 - SPI synchronous 8 bit write followed by 16 bit read
444  * @spi: device with which data will be exchanged
445  * @cmd: command to be written before data is read back
446  *
447  * This returns the (unsigned) sixteen bit number returned by the
448  * device, or else a negative error code.  Callable only from
449  * contexts that can sleep.
450  *
451  * The number is returned in wire-order, which is at least sometimes
452  * big-endian.
453  */
454 static inline ssize_t spi_w8r16(struct spi_device *spi, u8 cmd)
455 {
456         ssize_t                 status;
457         u16                     result;
458
459         status = spi_write_then_read(spi, &cmd, 1, (u8 *) &result, 2);
460
461         /* return negative errno or unsigned value */
462         return (status < 0) ? status : result;
463 }
464
465 /*---------------------------------------------------------------------------*/
466
467 /*
468  * INTERFACE between board init code and SPI infrastructure.
469  *
470  * No SPI driver ever sees these SPI device table segments, but
471  * it's how the SPI core (or adapters that get hotplugged) grows
472  * the driver model tree.
473  *
474  * As a rule, SPI devices can't be probed.  Instead, board init code
475  * provides a table listing the devices which are present, with enough
476  * information to bind and set up the device's driver.  There's basic
477  * support for nonstatic configurations too; enough to handle adding
478  * parport adapters, or microcontrollers acting as USB-to-SPI bridges.
479  */
480
481 /* board-specific information about each SPI device */
482 struct spi_board_info {
483         /* the device name and module name are coupled, like platform_bus;
484          * "modalias" is normally the driver name.
485          *
486          * platform_data goes to spi_device.dev.platform_data,
487          * controller_data goes to spi_device.platform_data,
488          * irq is copied too
489          */
490         char            modalias[KOBJ_NAME_LEN];
491         const void      *platform_data;
492         const void      *controller_data;
493         int             irq;
494
495         /* slower signaling on noisy or low voltage boards */
496         u32             max_speed_hz;
497
498
499         /* bus_num is board specific and matches the bus_num of some
500          * spi_master that will probably be registered later.
501          *
502          * chip_select reflects how this chip is wired to that master;
503          * it's less than num_chipselect.
504          */
505         u16             bus_num;
506         u16             chip_select;
507
508         /* ... may need additional spi_device chip config data here.
509          * avoid stuff protocol drivers can set; but include stuff
510          * needed to behave without being bound to a driver:
511          *  - chipselect polarity
512          *  - quirks like clock rate mattering when not selected
513          */
514 };
515
516 #ifdef  CONFIG_SPI
517 extern int
518 spi_register_board_info(struct spi_board_info const *info, unsigned n);
519 #else
520 /* board init code may ignore whether SPI is configured or not */
521 static inline int
522 spi_register_board_info(struct spi_board_info const *info, unsigned n)
523         { return 0; }
524 #endif
525
526
527 /* If you're hotplugging an adapter with devices (parport, usb, etc)
528  * use spi_new_device() to describe each device.  You can also call
529  * spi_unregister_device() to get start making that device vanish,
530  * but normally that would be handled by spi_unregister_master().
531  */
532 extern struct spi_device *
533 spi_new_device(struct spi_master *, struct spi_board_info *);
534
535 static inline void
536 spi_unregister_device(struct spi_device *spi)
537 {
538         if (spi)
539                 device_unregister(&spi->dev);
540 }
541
542 #endif /* __LINUX_SPI_H */