1 /*
2  * Copyright (c) 2021, Nordic Semiconductor ASA
3  *
4  * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
5  */
6 
7 #define DT_DRV_COMPAT nordic_nrf_gpio
8 
9 #include <nrfx_gpiote.h>
10 #include <string.h>
11 #include <zephyr/drivers/gpio.h>
12 #include <zephyr/dt-bindings/gpio/nordic-nrf-gpio.h>
13 #include <zephyr/irq.h>
14 
15 #include <zephyr/drivers/gpio/gpio_utils.h>
16 
17 struct gpio_nrfx_data {
18 	/* gpio_driver_data needs to be first */
19 	struct gpio_driver_data common;
20 	sys_slist_t callbacks;
21 };
22 
23 struct gpio_nrfx_cfg {
24 	/* gpio_driver_config needs to be first */
25 	struct gpio_driver_config common;
26 	NRF_GPIO_Type *port;
27 	uint32_t edge_sense;
28 	uint8_t port_num;
29 	nrfx_gpiote_t gpiote;
30 };
31 
get_port_data(const struct device * port)32 static inline struct gpio_nrfx_data *get_port_data(const struct device *port)
33 {
34 	return port->data;
35 }
36 
get_port_cfg(const struct device * port)37 static inline const struct gpio_nrfx_cfg *get_port_cfg(const struct device *port)
38 {
39 	return port->config;
40 }
41 
has_gpiote(const struct gpio_nrfx_cfg * cfg)42 static bool has_gpiote(const struct gpio_nrfx_cfg *cfg)
43 {
44 	return cfg->gpiote.p_reg != NULL;
45 }
46 
get_pull(gpio_flags_t flags)47 static nrf_gpio_pin_pull_t get_pull(gpio_flags_t flags)
48 {
49 	if (flags & GPIO_PULL_UP) {
50 		return NRF_GPIO_PIN_PULLUP;
51 	} else if (flags & GPIO_PULL_DOWN) {
52 		return NRF_GPIO_PIN_PULLDOWN;
53 	}
54 
55 	return NRF_GPIO_PIN_NOPULL;
56 }
57 
gpio_nrfx_pin_configure(const struct device * port,gpio_pin_t pin,gpio_flags_t flags)58 static int gpio_nrfx_pin_configure(const struct device *port, gpio_pin_t pin,
59 				   gpio_flags_t flags)
60 {
61 	nrfx_err_t err = NRFX_SUCCESS;
62 	uint8_t ch;
63 	bool free_ch = false;
64 	const struct gpio_nrfx_cfg *cfg = get_port_cfg(port);
65 	nrfx_gpiote_pin_t abs_pin = NRF_GPIO_PIN_MAP(cfg->port_num, pin);
66 	nrf_gpio_pin_pull_t pull = get_pull(flags);
67 	nrf_gpio_pin_drive_t drive;
68 
69 	switch (flags & (NRF_GPIO_DRIVE_MSK | GPIO_OPEN_DRAIN)) {
70 	case NRF_GPIO_DRIVE_S0S1:
71 		drive = NRF_GPIO_PIN_S0S1;
72 		break;
73 	case NRF_GPIO_DRIVE_S0H1:
74 		drive = NRF_GPIO_PIN_S0H1;
75 		break;
76 	case NRF_GPIO_DRIVE_H0S1:
77 		drive = NRF_GPIO_PIN_H0S1;
78 		break;
79 	case NRF_GPIO_DRIVE_H0H1:
80 		drive = NRF_GPIO_PIN_H0H1;
81 		break;
82 	case NRF_GPIO_DRIVE_S0 | GPIO_OPEN_DRAIN:
83 		drive = NRF_GPIO_PIN_S0D1;
84 		break;
85 	case NRF_GPIO_DRIVE_H0 | GPIO_OPEN_DRAIN:
86 		drive = NRF_GPIO_PIN_H0D1;
87 		break;
88 	case NRF_GPIO_DRIVE_S1 | GPIO_OPEN_SOURCE:
89 		drive = NRF_GPIO_PIN_D0S1;
90 		break;
91 	case NRF_GPIO_DRIVE_H1 | GPIO_OPEN_SOURCE:
92 		drive = NRF_GPIO_PIN_D0H1;
93 		break;
94 	default:
95 		return -EINVAL;
96 	}
97 
98 	if (flags & GPIO_OUTPUT_INIT_HIGH) {
99 		nrf_gpio_port_out_set(cfg->port, BIT(pin));
100 	} else if (flags & GPIO_OUTPUT_INIT_LOW) {
101 		nrf_gpio_port_out_clear(cfg->port, BIT(pin));
102 	}
103 
104 	if (!has_gpiote(cfg)) {
105 		nrf_gpio_pin_dir_t dir = (flags & GPIO_OUTPUT)
106 				       ? NRF_GPIO_PIN_DIR_OUTPUT
107 				       : NRF_GPIO_PIN_DIR_INPUT;
108 		nrf_gpio_pin_input_t input = (flags & GPIO_INPUT)
109 					   ? NRF_GPIO_PIN_INPUT_CONNECT
110 					   : NRF_GPIO_PIN_INPUT_DISCONNECT;
111 
112 		nrf_gpio_reconfigure(abs_pin, &dir, &input, &pull, &drive, NULL);
113 		return 0;
114 	}
115 
116 	/* Get the GPIOTE channel associated with this pin, if any. It needs
117 	 * to be freed when the pin is reconfigured or disconnected.
118 	 */
119 	if (IS_ENABLED(CONFIG_GPIO_NRFX_INTERRUPT)) {
120 		err = nrfx_gpiote_channel_get(&cfg->gpiote, abs_pin, &ch);
121 		free_ch = (err == NRFX_SUCCESS);
122 	}
123 
124 	if ((flags & (GPIO_INPUT | GPIO_OUTPUT)) == GPIO_DISCONNECTED) {
125 		/* Ignore the error code. The pin may not have been used. */
126 		(void)nrfx_gpiote_pin_uninit(&cfg->gpiote, abs_pin);
127 	} else {
128 		/* Remove previously configured trigger when pin is reconfigured. */
129 		if (IS_ENABLED(CONFIG_GPIO_NRFX_INTERRUPT)) {
130 			nrfx_gpiote_trigger_config_t trigger_config = {
131 				.trigger = NRFX_GPIOTE_TRIGGER_NONE,
132 			};
133 			nrfx_gpiote_input_pin_config_t input_pin_config = {
134 				.p_trigger_config = &trigger_config,
135 			};
136 
137 			err = nrfx_gpiote_input_configure(&cfg->gpiote,
138 				abs_pin, &input_pin_config);
139 			if (err != NRFX_SUCCESS) {
140 				return -EINVAL;
141 			}
142 		}
143 
144 		if (flags & GPIO_OUTPUT) {
145 			nrfx_gpiote_output_config_t output_config = {
146 				.drive = drive,
147 				.input_connect = (flags & GPIO_INPUT)
148 					       ? NRF_GPIO_PIN_INPUT_CONNECT
149 					       : NRF_GPIO_PIN_INPUT_DISCONNECT,
150 				.pull = pull,
151 			};
152 
153 			err = nrfx_gpiote_output_configure(&cfg->gpiote,
154 				abs_pin, &output_config, NULL);
155 		} else {
156 			nrfx_gpiote_input_pin_config_t input_pin_config = {
157 				.p_pull_config = &pull,
158 			};
159 
160 			err = nrfx_gpiote_input_configure(&cfg->gpiote,
161 				abs_pin, &input_pin_config);
162 		}
163 
164 		if (err != NRFX_SUCCESS) {
165 			return -EINVAL;
166 		}
167 	}
168 
169 	if (IS_ENABLED(CONFIG_GPIO_NRFX_INTERRUPT) && free_ch) {
170 		err = nrfx_gpiote_channel_free(&cfg->gpiote, ch);
171 		__ASSERT_NO_MSG(err == NRFX_SUCCESS);
172 	}
173 
174 	return 0;
175 }
176 
gpio_nrfx_port_get_raw(const struct device * port,gpio_port_value_t * value)177 static int gpio_nrfx_port_get_raw(const struct device *port,
178 				  gpio_port_value_t *value)
179 {
180 	NRF_GPIO_Type *reg = get_port_cfg(port)->port;
181 
182 	*value = nrf_gpio_port_in_read(reg);
183 
184 	return 0;
185 }
186 
gpio_nrfx_port_set_masked_raw(const struct device * port,gpio_port_pins_t mask,gpio_port_value_t value)187 static int gpio_nrfx_port_set_masked_raw(const struct device *port,
188 					 gpio_port_pins_t mask,
189 					 gpio_port_value_t value)
190 {
191 	NRF_GPIO_Type *reg = get_port_cfg(port)->port;
192 
193 	const uint32_t set_mask = value & mask;
194 	const uint32_t clear_mask = (~set_mask) & mask;
195 
196 	nrf_gpio_port_out_set(reg, set_mask);
197 	nrf_gpio_port_out_clear(reg, clear_mask);
198 
199 	return 0;
200 }
201 
gpio_nrfx_port_set_bits_raw(const struct device * port,gpio_port_pins_t mask)202 static int gpio_nrfx_port_set_bits_raw(const struct device *port,
203 				       gpio_port_pins_t mask)
204 {
205 	NRF_GPIO_Type *reg = get_port_cfg(port)->port;
206 
207 	nrf_gpio_port_out_set(reg, mask);
208 
209 	return 0;
210 }
211 
gpio_nrfx_port_clear_bits_raw(const struct device * port,gpio_port_pins_t mask)212 static int gpio_nrfx_port_clear_bits_raw(const struct device *port,
213 					 gpio_port_pins_t mask)
214 {
215 	NRF_GPIO_Type *reg = get_port_cfg(port)->port;
216 
217 	nrf_gpio_port_out_clear(reg, mask);
218 
219 	return 0;
220 }
221 
gpio_nrfx_port_toggle_bits(const struct device * port,gpio_port_pins_t mask)222 static int gpio_nrfx_port_toggle_bits(const struct device *port,
223 				      gpio_port_pins_t mask)
224 {
225 	NRF_GPIO_Type *reg = get_port_cfg(port)->port;
226 	const uint32_t value = nrf_gpio_port_out_read(reg) ^ mask;
227 	const uint32_t set_mask = value & mask;
228 	const uint32_t clear_mask = (~value) & mask;
229 
230 	nrf_gpio_port_out_set(reg, set_mask);
231 	nrf_gpio_port_out_clear(reg, clear_mask);
232 
233 	return 0;
234 }
235 
236 #ifdef CONFIG_GPIO_NRFX_INTERRUPT
get_trigger(enum gpio_int_mode mode,enum gpio_int_trig trig)237 static nrfx_gpiote_trigger_t get_trigger(enum gpio_int_mode mode,
238 					 enum gpio_int_trig trig)
239 {
240 	if (mode == GPIO_INT_MODE_LEVEL) {
241 		return trig == GPIO_INT_TRIG_LOW ? NRFX_GPIOTE_TRIGGER_LOW :
242 						   NRFX_GPIOTE_TRIGGER_HIGH;
243 	}
244 
245 	return trig == GPIO_INT_TRIG_BOTH ? NRFX_GPIOTE_TRIGGER_TOGGLE :
246 	       trig == GPIO_INT_TRIG_LOW  ? NRFX_GPIOTE_TRIGGER_HITOLO :
247 					    NRFX_GPIOTE_TRIGGER_LOTOHI;
248 }
249 
gpio_nrfx_pin_interrupt_configure(const struct device * port,gpio_pin_t pin,enum gpio_int_mode mode,enum gpio_int_trig trig)250 static int gpio_nrfx_pin_interrupt_configure(const struct device *port,
251 					     gpio_pin_t pin,
252 					     enum gpio_int_mode mode,
253 					     enum gpio_int_trig trig)
254 {
255 	const struct gpio_nrfx_cfg *cfg = get_port_cfg(port);
256 	uint32_t abs_pin = NRF_GPIO_PIN_MAP(cfg->port_num, pin);
257 	nrfx_err_t err;
258 	uint8_t ch;
259 
260 	if (!has_gpiote(cfg)) {
261 		return -ENOTSUP;
262 	}
263 
264 	if (mode == GPIO_INT_MODE_DISABLED) {
265 		nrfx_gpiote_trigger_disable(&cfg->gpiote, abs_pin);
266 
267 		return 0;
268 	}
269 
270 	nrfx_gpiote_trigger_config_t trigger_config = {
271 		.trigger = get_trigger(mode, trig),
272 	};
273 	nrfx_gpiote_input_pin_config_t input_pin_config = {
274 		.p_trigger_config = &trigger_config,
275 	};
276 
277 	/* If edge mode is to be used and pin is not configured to use sense for
278 	 * edge use IN event.
279 	 */
280 	if (!(BIT(pin) & cfg->edge_sense) &&
281 	    (mode == GPIO_INT_MODE_EDGE) &&
282 	    (nrf_gpio_pin_dir_get(abs_pin) == NRF_GPIO_PIN_DIR_INPUT)) {
283 		err = nrfx_gpiote_channel_get(&cfg->gpiote, abs_pin, &ch);
284 		if (err == NRFX_ERROR_INVALID_PARAM) {
285 			err = nrfx_gpiote_channel_alloc(&cfg->gpiote, &ch);
286 			if (err != NRFX_SUCCESS) {
287 				return -ENOMEM;
288 			}
289 		}
290 
291 		trigger_config.p_in_channel = &ch;
292 	}
293 
294 	err = nrfx_gpiote_input_configure(&cfg->gpiote, abs_pin, &input_pin_config);
295 	if (err != NRFX_SUCCESS) {
296 		return -EINVAL;
297 	}
298 
299 	nrfx_gpiote_trigger_enable(&cfg->gpiote, abs_pin, true);
300 
301 	return 0;
302 }
303 
gpio_nrfx_manage_callback(const struct device * port,struct gpio_callback * callback,bool set)304 static int gpio_nrfx_manage_callback(const struct device *port,
305 				     struct gpio_callback *callback,
306 				     bool set)
307 {
308 	return gpio_manage_callback(&get_port_data(port)->callbacks,
309 				     callback, set);
310 }
311 #endif /* CONFIG_GPIO_NRFX_INTERRUPT */
312 
313 #ifdef CONFIG_GPIO_GET_DIRECTION
gpio_nrfx_port_get_direction(const struct device * port,gpio_port_pins_t map,gpio_port_pins_t * inputs,gpio_port_pins_t * outputs)314 static int gpio_nrfx_port_get_direction(const struct device *port,
315 					gpio_port_pins_t map,
316 					gpio_port_pins_t *inputs,
317 					gpio_port_pins_t *outputs)
318 {
319 	const struct gpio_nrfx_cfg *cfg = get_port_cfg(port);
320 	NRF_GPIO_Type *reg = cfg->port;
321 
322 	map &= cfg->common.port_pin_mask;
323 
324 	if (outputs != NULL) {
325 		*outputs = map & nrf_gpio_port_dir_read(cfg->port);
326 	}
327 
328 	if (inputs != NULL) {
329 		*inputs = 0;
330 		while (map) {
331 			uint32_t pin = NRF_CTZ(map);
332 			uint32_t pin_cnf = reg->PIN_CNF[pin];
333 
334 			/* Check if the pin has its input buffer connected. */
335 			if (((pin_cnf & GPIO_PIN_CNF_INPUT_Msk) >>
336 			     GPIO_PIN_CNF_INPUT_Pos) ==
337 			    GPIO_PIN_CNF_INPUT_Connect) {
338 				*inputs |= BIT(pin);
339 			}
340 
341 			map &= ~BIT(pin);
342 		}
343 	}
344 
345 	return 0;
346 }
347 #endif /* CONFIG_GPIO_GET_DIRECTION */
348 
349 #ifdef CONFIG_GPIO_NRFX_INTERRUPT
350 /* Get port device from port id. */
get_dev(uint32_t port_id)351 static const struct device *get_dev(uint32_t port_id)
352 {
353 	const struct device *dev = NULL;
354 
355 	#define GPIO_NRF_GET_DEV(i) \
356 		else if (DT_INST_PROP(i, port) == port_id) { \
357 			dev = DEVICE_DT_INST_GET(i); \
358 		}
359 
360 	if (0) {
361 	} /* Followed by else if from FOREACH macro. Done to avoid return statement in macro.  */
362 	DT_INST_FOREACH_STATUS_OKAY(GPIO_NRF_GET_DEV)
363 	#undef GPIO_NRF_GET_DEV
364 
365 	return dev;
366 }
367 
nrfx_gpio_handler(nrfx_gpiote_pin_t abs_pin,nrfx_gpiote_trigger_t trigger,void * context)368 static void nrfx_gpio_handler(nrfx_gpiote_pin_t abs_pin,
369 			      nrfx_gpiote_trigger_t trigger,
370 			      void *context)
371 {
372 	uint32_t pin = abs_pin;
373 	uint32_t port_id = nrf_gpio_pin_port_number_extract(&pin);
374 	const struct device *port = get_dev(port_id);
375 
376 	/* If given port is handled directly by nrfx driver it might not be enabled in DT. */
377 	if (port == NULL) {
378 		return;
379 	}
380 
381 	struct gpio_nrfx_data *data = get_port_data(port);
382 	sys_slist_t *list = &data->callbacks;
383 
384 	gpio_fire_callbacks(list, port, BIT(pin));
385 }
386 #endif /* CONFIG_GPIO_NRFX_INTERRUPT */
387 
388 #define GPIOTE_IRQ_HANDLER_CONNECT(node_id) \
389 	IRQ_CONNECT(DT_IRQN(node_id), DT_IRQ(node_id, priority), nrfx_isr, \
390 		    NRFX_CONCAT(nrfx_gpiote_, DT_PROP(node_id, instance), _irq_handler), 0);
391 
gpio_nrfx_init(const struct device * port)392 static int gpio_nrfx_init(const struct device *port)
393 {
394 	const struct gpio_nrfx_cfg *cfg = get_port_cfg(port);
395 	nrfx_err_t err;
396 
397 	if (!has_gpiote(cfg)) {
398 		return 0;
399 	}
400 
401 	if (nrfx_gpiote_init_check(&cfg->gpiote)) {
402 		return 0;
403 	}
404 
405 	err = nrfx_gpiote_init(&cfg->gpiote, 0 /*not used*/);
406 	if (err != NRFX_SUCCESS) {
407 		return -EIO;
408 	}
409 
410 #ifdef CONFIG_GPIO_NRFX_INTERRUPT
411 	nrfx_gpiote_global_callback_set(&cfg->gpiote, nrfx_gpio_handler, NULL);
412 	DT_FOREACH_STATUS_OKAY(nordic_nrf_gpiote, GPIOTE_IRQ_HANDLER_CONNECT);
413 #endif /* CONFIG_GPIO_NRFX_INTERRUPT */
414 
415 	return 0;
416 }
417 
418 static const struct gpio_driver_api gpio_nrfx_drv_api_funcs = {
419 	.pin_configure = gpio_nrfx_pin_configure,
420 	.port_get_raw = gpio_nrfx_port_get_raw,
421 	.port_set_masked_raw = gpio_nrfx_port_set_masked_raw,
422 	.port_set_bits_raw = gpio_nrfx_port_set_bits_raw,
423 	.port_clear_bits_raw = gpio_nrfx_port_clear_bits_raw,
424 	.port_toggle_bits = gpio_nrfx_port_toggle_bits,
425 #ifdef CONFIG_GPIO_NRFX_INTERRUPT
426 	.pin_interrupt_configure = gpio_nrfx_pin_interrupt_configure,
427 	.manage_callback = gpio_nrfx_manage_callback,
428 #endif
429 #ifdef CONFIG_GPIO_GET_DIRECTION
430 	.port_get_direction = gpio_nrfx_port_get_direction,
431 #endif
432 };
433 
434 #define GPIOTE_PHANDLE(id) DT_INST_PHANDLE(id, gpiote_instance)
435 #define GPIOTE_INST(id)    DT_PROP(GPIOTE_PHANDLE(id), instance)
436 
437 #define GPIOTE_INSTANCE(id)                                     \
438 	COND_CODE_1(DT_INST_NODE_HAS_PROP(id, gpiote_instance), \
439 		    (NRFX_GPIOTE_INSTANCE(GPIOTE_INST(id))),    \
440 		    ({ .p_reg = NULL }))
441 
442 /* Device instantiation is done with node labels because 'port_num' is
443  * the peripheral number by SoC numbering. We therefore cannot use
444  * DT_INST APIs here without wider changes.
445  */
446 
447 #define GPIOTE_CHECK(id)						       \
448 	COND_CODE_1(DT_INST_NODE_HAS_PROP(id, gpiote_instance),		       \
449 		(BUILD_ASSERT(DT_NODE_HAS_STATUS(GPIOTE_PHANDLE(id), okay),    \
450 			"Please enable GPIOTE instance for used GPIO port!")), \
451 		())
452 
453 #define GPIO_NRF_DEVICE(id)						\
454 	GPIOTE_CHECK(id);						\
455 	static const struct gpio_nrfx_cfg gpio_nrfx_p##id##_cfg = {	\
456 		.common = {						\
457 			.port_pin_mask =				\
458 			GPIO_PORT_PIN_MASK_FROM_DT_INST(id),		\
459 		},							\
460 		.port = _CONCAT(NRF_P, DT_INST_PROP(id, port)),		\
461 		.port_num = DT_INST_PROP(id, port),			\
462 		.edge_sense = DT_INST_PROP_OR(id, sense_edge_mask, 0),	\
463 		.gpiote = GPIOTE_INSTANCE(id),				\
464 	};								\
465 									\
466 	static struct gpio_nrfx_data gpio_nrfx_p##id##_data;		\
467 									\
468 	DEVICE_DT_INST_DEFINE(id, gpio_nrfx_init,			\
469 			 NULL,						\
470 			 &gpio_nrfx_p##id##_data,			\
471 			 &gpio_nrfx_p##id##_cfg,			\
472 			 PRE_KERNEL_1,					\
473 			 CONFIG_GPIO_INIT_PRIORITY,			\
474 			 &gpio_nrfx_drv_api_funcs);
475 
476 DT_INST_FOREACH_STATUS_OKAY(GPIO_NRF_DEVICE)
477