1 /*
2  * Copyright (c) 2017 Jean-Paul Etienne <fractalclone@gmail.com>
3  *
4  * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
5  */
6 
7 #define DT_DRV_COMPAT sifive_gpio0
8 
9 /**
10  * @file GPIO driver for the SiFive Freedom Processor
11  */
12 
13 #include <errno.h>
14 #include <zephyr/kernel.h>
15 #include <zephyr/device.h>
16 #include <soc.h>
17 #include <zephyr/drivers/gpio.h>
18 #include <zephyr/sys/util.h>
19 #include <zephyr/irq.h>
20 
21 #include <zephyr/drivers/gpio/gpio_utils.h>
22 
23 typedef void (*sifive_cfg_func_t)(void);
24 
25 /* sifive GPIO register-set structure */
26 struct gpio_sifive_t {
27 	unsigned int in_val;
28 	unsigned int in_en;
29 	unsigned int out_en;
30 	unsigned int out_val;
31 	unsigned int pue;
32 	unsigned int ds;
33 	unsigned int rise_ie;
34 	unsigned int rise_ip;
35 	unsigned int fall_ie;
36 	unsigned int fall_ip;
37 	unsigned int high_ie;
38 	unsigned int high_ip;
39 	unsigned int low_ie;
40 	unsigned int low_ip;
41 	unsigned int iof_en;
42 	unsigned int iof_sel;
43 	unsigned int invert;
44 };
45 
46 struct gpio_sifive_config {
47 	/* gpio_driver_config needs to be first */
48 	struct gpio_driver_config common;
49 	uintptr_t            gpio_base_addr;
50 	/* multi-level encoded interrupt corresponding to pin 0 */
51 	uint32_t                gpio_irq_base;
52 	sifive_cfg_func_t    gpio_cfg_func;
53 };
54 
55 struct gpio_sifive_data {
56 	/* gpio_driver_data needs to be first */
57 	struct gpio_driver_data common;
58 	/* list of callbacks */
59 	sys_slist_t cb;
60 };
61 
62 /* Helper Macros for GPIO */
63 #define DEV_GPIO_CFG(dev)						\
64 	((const struct gpio_sifive_config * const)(dev)->config)
65 #define DEV_GPIO(dev)							\
66 	((volatile struct gpio_sifive_t *)(DEV_GPIO_CFG(dev))->gpio_base_addr)
67 #define DEV_GPIO_DATA(dev)				\
68 	((struct gpio_sifive_data *)(dev)->data)
69 
70 
71 /* Given gpio_irq_base and the pin number, return the IRQ number for the pin */
gpio_sifive_pin_irq(unsigned int base_irq,int pin)72 static inline unsigned int gpio_sifive_pin_irq(unsigned int base_irq, int pin)
73 {
74 	unsigned int level = irq_get_level(base_irq);
75 	unsigned int pin_irq = 0;
76 
77 	if (level == 1) {
78 		pin_irq = base_irq + pin;
79 	} else if (level == 2) {
80 		pin_irq = base_irq + (pin << CONFIG_1ST_LEVEL_INTERRUPT_BITS);
81 	}
82 
83 	return pin_irq;
84 }
85 
86 /* Given the PLIC source number, return the number of the GPIO pin associated
87  * with the interrupt
88  */
gpio_sifive_plic_to_pin(unsigned int base_irq,int plic_irq)89 static inline int gpio_sifive_plic_to_pin(unsigned int base_irq, int plic_irq)
90 {
91 	unsigned int level = irq_get_level(base_irq);
92 
93 	if (level == 2) {
94 		base_irq = irq_from_level_2(base_irq);
95 	}
96 
97 	return (plic_irq - base_irq);
98 }
99 
gpio_sifive_irq_handler(const struct device * dev)100 static void gpio_sifive_irq_handler(const struct device *dev)
101 {
102 	struct gpio_sifive_data *data = DEV_GPIO_DATA(dev);
103 	volatile struct gpio_sifive_t *gpio = DEV_GPIO(dev);
104 	const struct gpio_sifive_config *cfg = DEV_GPIO_CFG(dev);
105 
106 	/* Calculate pin and mask from base level 2 line */
107 	uint8_t pin = 1 + (riscv_plic_get_irq() -
108 			   (uint8_t)(cfg->gpio_irq_base >> CONFIG_1ST_LEVEL_INTERRUPT_BITS));
109 
110 	/* This peripheral tracks each condition separately: a
111 	 * transition from low to high will mark the pending bit for
112 	 * both rise and high, while low will probably be set from the
113 	 * previous state.
114 	 *
115 	 * It is certainly possible, especially on double-edge, that
116 	 * multiple conditions are present.  However, there is no way
117 	 * to tell which one occurred first, and no provision to
118 	 * indicate which one occurred in the callback.
119 	 *
120 	 * Clear all the conditions so we only invoke the callback
121 	 * once.  Level conditions will remain set after clear.
122 	 */
123 	gpio->rise_ip = BIT(pin);
124 	gpio->fall_ip = BIT(pin);
125 	gpio->high_ip = BIT(pin);
126 	gpio->low_ip = BIT(pin);
127 
128 	/* Call the corresponding callback registered for the pin */
129 	gpio_fire_callbacks(&data->cb, dev, BIT(pin));
130 }
131 
132 /**
133  * @brief Configure pin
134  *
135  * @param dev Device structure
136  * @param pin The pin number
137  * @param flags Flags of pin or port
138  *
139  * @return 0 if successful, failed otherwise
140  */
gpio_sifive_config(const struct device * dev,gpio_pin_t pin,gpio_flags_t flags)141 static int gpio_sifive_config(const struct device *dev,
142 			      gpio_pin_t pin,
143 			      gpio_flags_t flags)
144 {
145 	volatile struct gpio_sifive_t *gpio = DEV_GPIO(dev);
146 
147 	if (pin >= SIFIVE_PINMUX_PINS) {
148 		return -EINVAL;
149 	}
150 
151 	/* We cannot support open-source open-drain configuration */
152 	if ((flags & GPIO_SINGLE_ENDED) != 0) {
153 		return -ENOTSUP;
154 	}
155 
156 	/* We only support pull-ups, not pull-downs */
157 	if ((flags & GPIO_PULL_DOWN) != 0) {
158 		return -ENOTSUP;
159 	}
160 
161 	/* Set pull-up if requested */
162 	WRITE_BIT(gpio->pue, pin, flags & GPIO_PULL_UP);
163 
164 	/* Set the initial output value before enabling output to avoid
165 	 * glitches
166 	 */
167 	if ((flags & GPIO_OUTPUT_INIT_HIGH) != 0) {
168 		gpio->out_val |= BIT(pin);
169 	}
170 	if ((flags & GPIO_OUTPUT_INIT_LOW) != 0) {
171 		gpio->out_val &= ~BIT(pin);
172 	}
173 
174 	/* Enable input/output */
175 	WRITE_BIT(gpio->out_en, pin, flags & GPIO_OUTPUT);
176 	WRITE_BIT(gpio->in_en, pin, flags & GPIO_INPUT);
177 
178 	return 0;
179 }
180 
gpio_sifive_port_get_raw(const struct device * dev,gpio_port_value_t * value)181 static int gpio_sifive_port_get_raw(const struct device *dev,
182 				    gpio_port_value_t *value)
183 {
184 	volatile struct gpio_sifive_t *gpio = DEV_GPIO(dev);
185 
186 	*value = gpio->in_val;
187 
188 	return 0;
189 }
190 
gpio_sifive_port_set_masked_raw(const struct device * dev,gpio_port_pins_t mask,gpio_port_value_t value)191 static int gpio_sifive_port_set_masked_raw(const struct device *dev,
192 					   gpio_port_pins_t mask,
193 					   gpio_port_value_t value)
194 {
195 	volatile struct gpio_sifive_t *gpio = DEV_GPIO(dev);
196 
197 	gpio->out_val = (gpio->out_val & ~mask) | (value & mask);
198 
199 	return 0;
200 }
201 
gpio_sifive_port_set_bits_raw(const struct device * dev,gpio_port_pins_t mask)202 static int gpio_sifive_port_set_bits_raw(const struct device *dev,
203 					 gpio_port_pins_t mask)
204 {
205 	volatile struct gpio_sifive_t *gpio = DEV_GPIO(dev);
206 
207 	gpio->out_val |= mask;
208 
209 	return 0;
210 }
211 
gpio_sifive_port_clear_bits_raw(const struct device * dev,gpio_port_pins_t mask)212 static int gpio_sifive_port_clear_bits_raw(const struct device *dev,
213 					   gpio_port_pins_t mask)
214 {
215 	volatile struct gpio_sifive_t *gpio = DEV_GPIO(dev);
216 
217 	gpio->out_val &= ~mask;
218 
219 	return 0;
220 }
221 
gpio_sifive_port_toggle_bits(const struct device * dev,gpio_port_pins_t mask)222 static int gpio_sifive_port_toggle_bits(const struct device *dev,
223 					gpio_port_pins_t mask)
224 {
225 	volatile struct gpio_sifive_t *gpio = DEV_GPIO(dev);
226 
227 	gpio->out_val ^= mask;
228 
229 	return 0;
230 }
231 
gpio_sifive_pin_interrupt_configure(const struct device * dev,gpio_pin_t pin,enum gpio_int_mode mode,enum gpio_int_trig trig)232 static int gpio_sifive_pin_interrupt_configure(const struct device *dev,
233 					       gpio_pin_t pin,
234 					       enum gpio_int_mode mode,
235 					       enum gpio_int_trig trig)
236 {
237 	volatile struct gpio_sifive_t *gpio = DEV_GPIO(dev);
238 	const struct gpio_sifive_config *cfg = DEV_GPIO_CFG(dev);
239 
240 	gpio->rise_ie &= ~BIT(pin);
241 	gpio->fall_ie &= ~BIT(pin);
242 	gpio->high_ie &= ~BIT(pin);
243 	gpio->low_ie  &= ~BIT(pin);
244 
245 	switch (mode) {
246 	case GPIO_INT_MODE_DISABLED:
247 		irq_disable(gpio_sifive_pin_irq(cfg->gpio_irq_base, pin));
248 		break;
249 	case GPIO_INT_MODE_LEVEL:
250 		/* Board supports both levels, but Zephyr does not. */
251 		if (trig == GPIO_INT_TRIG_HIGH) {
252 			gpio->high_ip = BIT(pin);
253 			gpio->high_ie |= BIT(pin);
254 		} else {
255 			__ASSERT_NO_MSG(trig == GPIO_INT_TRIG_LOW);
256 			gpio->low_ip = BIT(pin);
257 			gpio->low_ie  |= BIT(pin);
258 		}
259 		irq_enable(gpio_sifive_pin_irq(cfg->gpio_irq_base, pin));
260 		break;
261 	case GPIO_INT_MODE_EDGE:
262 		__ASSERT_NO_MSG(GPIO_INT_TRIG_BOTH ==
263 				(GPIO_INT_LOW_0 | GPIO_INT_HIGH_1));
264 
265 		if ((trig & GPIO_INT_HIGH_1) != 0) {
266 			gpio->rise_ip = BIT(pin);
267 			gpio->rise_ie |= BIT(pin);
268 		}
269 		if ((trig & GPIO_INT_LOW_0) != 0) {
270 			gpio->fall_ip = BIT(pin);
271 			gpio->fall_ie |= BIT(pin);
272 		}
273 		irq_enable(gpio_sifive_pin_irq(cfg->gpio_irq_base, pin));
274 		break;
275 	default:
276 		__ASSERT(false, "Invalid MODE %d passed to driver", mode);
277 		return -ENOTSUP;
278 	}
279 
280 	return 0;
281 }
282 
gpio_sifive_manage_callback(const struct device * dev,struct gpio_callback * callback,bool set)283 static int gpio_sifive_manage_callback(const struct device *dev,
284 				       struct gpio_callback *callback,
285 				       bool set)
286 {
287 	struct gpio_sifive_data *data = DEV_GPIO_DATA(dev);
288 
289 	return gpio_manage_callback(&data->cb, callback, set);
290 }
291 
292 #ifdef CONFIG_GPIO_GET_DIRECTION
gpio_sifive_port_get_dir(const struct device * dev,gpio_port_pins_t map,gpio_port_pins_t * inputs,gpio_port_pins_t * outputs)293 static int gpio_sifive_port_get_dir(const struct device *dev, gpio_port_pins_t map,
294 				    gpio_port_pins_t *inputs, gpio_port_pins_t *outputs)
295 {
296 	const struct gpio_sifive_config *cfg = DEV_GPIO_CFG(dev);
297 
298 	map &= cfg->common.port_pin_mask;
299 
300 	if (inputs != NULL) {
301 		*inputs = map & DEV_GPIO(dev)->in_en;
302 	}
303 
304 	if (outputs != NULL) {
305 		*outputs = map & DEV_GPIO(dev)->out_en;
306 	}
307 
308 	return 0;
309 }
310 #endif /* CONFIG_GPIO_GET_DIRECTION */
311 
312 static const struct gpio_driver_api gpio_sifive_driver = {
313 	.pin_configure           = gpio_sifive_config,
314 	.port_get_raw            = gpio_sifive_port_get_raw,
315 	.port_set_masked_raw     = gpio_sifive_port_set_masked_raw,
316 	.port_set_bits_raw       = gpio_sifive_port_set_bits_raw,
317 	.port_clear_bits_raw     = gpio_sifive_port_clear_bits_raw,
318 	.port_toggle_bits        = gpio_sifive_port_toggle_bits,
319 	.pin_interrupt_configure = gpio_sifive_pin_interrupt_configure,
320 	.manage_callback         = gpio_sifive_manage_callback,
321 #ifdef CONFIG_GPIO_GET_DIRECTION
322 	.port_get_direction      = gpio_sifive_port_get_dir,
323 #endif /* CONFIG_GPIO_GET_DIRECTION */
324 };
325 
326 /**
327  * @brief Initialize a GPIO controller
328  *
329  * Perform basic initialization of a GPIO controller
330  *
331  * @param dev GPIO device struct
332  *
333  * @return 0
334  */
gpio_sifive_init(const struct device * dev)335 static int gpio_sifive_init(const struct device *dev)
336 {
337 	volatile struct gpio_sifive_t *gpio = DEV_GPIO(dev);
338 	const struct gpio_sifive_config *cfg = DEV_GPIO_CFG(dev);
339 
340 	/* Ensure that all gpio registers are reset to 0 initially */
341 	gpio->in_en   = 0U;
342 	gpio->out_en  = 0U;
343 	gpio->pue     = 0U;
344 	gpio->rise_ie = 0U;
345 	gpio->fall_ie = 0U;
346 	gpio->high_ie = 0U;
347 	gpio->low_ie  = 0U;
348 	gpio->iof_en  = 0U;
349 	gpio->iof_sel = 0U;
350 	gpio->invert  = 0U;
351 
352 	/* Setup IRQ handler for each gpio pin */
353 	cfg->gpio_cfg_func();
354 
355 	return 0;
356 }
357 
358 static void gpio_sifive_cfg_0(void);
359 
360 static const struct gpio_sifive_config gpio_sifive_config0 = {
361 	.common = {
362 		.port_pin_mask = GPIO_PORT_PIN_MASK_FROM_DT_INST(0),
363 	},
364 	.gpio_base_addr = DT_INST_REG_ADDR(0),
365 	.gpio_irq_base  = DT_INST_IRQN(0),
366 	.gpio_cfg_func  = gpio_sifive_cfg_0,
367 };
368 
369 static struct gpio_sifive_data gpio_sifive_data0;
370 
371 DEVICE_DT_INST_DEFINE(0,
372 		    gpio_sifive_init,
373 		    NULL,
374 		    &gpio_sifive_data0, &gpio_sifive_config0,
375 		    PRE_KERNEL_1, CONFIG_GPIO_INIT_PRIORITY,
376 		    &gpio_sifive_driver);
377 
378 #define		IRQ_INIT(n)					\
379 IRQ_CONNECT(DT_INST_IRQ_BY_IDX(0, n, irq),			\
380 		DT_INST_IRQ_BY_IDX(0, n, priority),		\
381 		gpio_sifive_irq_handler,			\
382 		DEVICE_DT_INST_GET(0),				\
383 		0);
384 
gpio_sifive_cfg_0(void)385 static void gpio_sifive_cfg_0(void)
386 {
387 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 0)
388 	IRQ_INIT(0);
389 #endif
390 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 1)
391 	IRQ_INIT(1);
392 #endif
393 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 2)
394 	IRQ_INIT(2);
395 #endif
396 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 3)
397 	IRQ_INIT(3);
398 #endif
399 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 4)
400 	IRQ_INIT(4);
401 #endif
402 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 5)
403 	IRQ_INIT(5);
404 #endif
405 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 6)
406 	IRQ_INIT(6);
407 #endif
408 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 7)
409 	IRQ_INIT(7);
410 #endif
411 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 8)
412 	IRQ_INIT(8);
413 #endif
414 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 9)
415 	IRQ_INIT(9);
416 #endif
417 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 10)
418 	IRQ_INIT(10);
419 #endif
420 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 11)
421 	IRQ_INIT(11);
422 #endif
423 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 12)
424 	IRQ_INIT(12);
425 #endif
426 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 13)
427 	IRQ_INIT(13);
428 #endif
429 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 14)
430 	IRQ_INIT(14);
431 #endif
432 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 15)
433 	IRQ_INIT(15);
434 #endif
435 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 16)
436 	IRQ_INIT(16);
437 #endif
438 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 17)
439 	IRQ_INIT(17);
440 #endif
441 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 18)
442 	IRQ_INIT(18);
443 #endif
444 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 19)
445 	IRQ_INIT(19);
446 #endif
447 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 20)
448 	IRQ_INIT(20);
449 #endif
450 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 21)
451 	IRQ_INIT(21);
452 #endif
453 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 22)
454 	IRQ_INIT(22);
455 #endif
456 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 23)
457 	IRQ_INIT(23);
458 #endif
459 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 24)
460 	IRQ_INIT(24);
461 #endif
462 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 25)
463 	IRQ_INIT(25);
464 #endif
465 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 26)
466 	IRQ_INIT(26);
467 #endif
468 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 27)
469 	IRQ_INIT(27);
470 #endif
471 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 28)
472 	IRQ_INIT(28);
473 #endif
474 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 29)
475 	IRQ_INIT(29);
476 #endif
477 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 30)
478 	IRQ_INIT(30);
479 #endif
480 #if DT_INST_IRQ_HAS_IDX(0, 31)
481 	IRQ_INIT(31);
482 #endif
483 }
484