Merge tag 'for-linus' of git://git.kernel.org/pub/scm/virt/kvm/kvm
[linux-block.git] / include / linux / spi / spi.h
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
2  *
3  * Copyright (C) 2005 David Brownell
4  */
5
6 #ifndef __LINUX_SPI_H
7 #define __LINUX_SPI_H
8
9 #include <linux/acpi.h>
10 #include <linux/bits.h>
11 #include <linux/completion.h>
12 #include <linux/device.h>
13 #include <linux/gpio/consumer.h>
14 #include <linux/kthread.h>
15 #include <linux/mod_devicetable.h>
16 #include <linux/overflow.h>
17 #include <linux/scatterlist.h>
18 #include <linux/slab.h>
19 #include <linux/u64_stats_sync.h>
20
21 #include <uapi/linux/spi/spi.h>
22
23 /* Max no. of CS supported per spi device */
24 #define SPI_CS_CNT_MAX 16
25
26 struct dma_chan;
27 struct software_node;
28 struct ptp_system_timestamp;
29 struct spi_controller;
30 struct spi_transfer;
31 struct spi_controller_mem_ops;
32 struct spi_controller_mem_caps;
33 struct spi_message;
34
35 /*
36  * INTERFACES between SPI master-side drivers and SPI slave protocol handlers,
37  * and SPI infrastructure.
38  */
39 extern const struct bus_type spi_bus_type;
40
41 /**
42  * struct spi_statistics - statistics for spi transfers
43  * @syncp:         seqcount to protect members in this struct for per-cpu update
44  *                 on 32-bit systems
45  *
46  * @messages:      number of spi-messages handled
47  * @transfers:     number of spi_transfers handled
48  * @errors:        number of errors during spi_transfer
49  * @timedout:      number of timeouts during spi_transfer
50  *
51  * @spi_sync:      number of times spi_sync is used
52  * @spi_sync_immediate:
53  *                 number of times spi_sync is executed immediately
54  *                 in calling context without queuing and scheduling
55  * @spi_async:     number of times spi_async is used
56  *
57  * @bytes:         number of bytes transferred to/from device
58  * @bytes_tx:      number of bytes sent to device
59  * @bytes_rx:      number of bytes received from device
60  *
61  * @transfer_bytes_histo:
62  *                 transfer bytes histogram
63  *
64  * @transfers_split_maxsize:
65  *                 number of transfers that have been split because of
66  *                 maxsize limit
67  */
68 struct spi_statistics {
69         struct u64_stats_sync   syncp;
70
71         u64_stats_t             messages;
72         u64_stats_t             transfers;
73         u64_stats_t             errors;
74         u64_stats_t             timedout;
75
76         u64_stats_t             spi_sync;
77         u64_stats_t             spi_sync_immediate;
78         u64_stats_t             spi_async;
79
80         u64_stats_t             bytes;
81         u64_stats_t             bytes_rx;
82         u64_stats_t             bytes_tx;
83
84 #define SPI_STATISTICS_HISTO_SIZE 17
85         u64_stats_t     transfer_bytes_histo[SPI_STATISTICS_HISTO_SIZE];
86
87         u64_stats_t     transfers_split_maxsize;
88 };
89
90 #define SPI_STATISTICS_ADD_TO_FIELD(pcpu_stats, field, count)           \
91         do {                                                            \
92                 struct spi_statistics *__lstats;                        \
93                 get_cpu();                                              \
94                 __lstats = this_cpu_ptr(pcpu_stats);                    \
95                 u64_stats_update_begin(&__lstats->syncp);               \
96                 u64_stats_add(&__lstats->field, count);                 \
97                 u64_stats_update_end(&__lstats->syncp);                 \
98                 put_cpu();                                              \
99         } while (0)
100
101 #define SPI_STATISTICS_INCREMENT_FIELD(pcpu_stats, field)               \
102         do {                                                            \
103                 struct spi_statistics *__lstats;                        \
104                 get_cpu();                                              \
105                 __lstats = this_cpu_ptr(pcpu_stats);                    \
106                 u64_stats_update_begin(&__lstats->syncp);               \
107                 u64_stats_inc(&__lstats->field);                        \
108                 u64_stats_update_end(&__lstats->syncp);                 \
109                 put_cpu();                                              \
110         } while (0)
111
112 /**
113  * struct spi_delay - SPI delay information
114  * @value: Value for the delay
115  * @unit: Unit for the delay
116  */
117 struct spi_delay {
118 #define SPI_DELAY_UNIT_USECS    0
119 #define SPI_DELAY_UNIT_NSECS    1
120 #define SPI_DELAY_UNIT_SCK      2
121         u16     value;
122         u8      unit;
123 };
124
125 extern int spi_delay_to_ns(struct spi_delay *_delay, struct spi_transfer *xfer);
126 extern int spi_delay_exec(struct spi_delay *_delay, struct spi_transfer *xfer);
127 extern void spi_transfer_cs_change_delay_exec(struct spi_message *msg,
128                                                   struct spi_transfer *xfer);
129
130 /**
131  * struct spi_device - Controller side proxy for an SPI slave device
132  * @dev: Driver model representation of the device.
133  * @controller: SPI controller used with the device.
134  * @max_speed_hz: Maximum clock rate to be used with this chip
135  *      (on this board); may be changed by the device's driver.
136  *      The spi_transfer.speed_hz can override this for each transfer.
137  * @chip_select: Array of physical chipselect, spi->chipselect[i] gives
138  *      the corresponding physical CS for logical CS i.
139  * @mode: The spi mode defines how data is clocked out and in.
140  *      This may be changed by the device's driver.
141  *      The "active low" default for chipselect mode can be overridden
142  *      (by specifying SPI_CS_HIGH) as can the "MSB first" default for
143  *      each word in a transfer (by specifying SPI_LSB_FIRST).
144  * @bits_per_word: Data transfers involve one or more words; word sizes
145  *      like eight or 12 bits are common.  In-memory wordsizes are
146  *      powers of two bytes (e.g. 20 bit samples use 32 bits).
147  *      This may be changed by the device's driver, or left at the
148  *      default (0) indicating protocol words are eight bit bytes.
149  *      The spi_transfer.bits_per_word can override this for each transfer.
150  * @rt: Make the pump thread real time priority.
151  * @irq: Negative, or the number passed to request_irq() to receive
152  *      interrupts from this device.
153  * @controller_state: Controller's runtime state
154  * @controller_data: Board-specific definitions for controller, such as
155  *      FIFO initialization parameters; from board_info.controller_data
156  * @modalias: Name of the driver to use with this device, or an alias
157  *      for that name.  This appears in the sysfs "modalias" attribute
158  *      for driver coldplugging, and in uevents used for hotplugging
159  * @driver_override: If the name of a driver is written to this attribute, then
160  *      the device will bind to the named driver and only the named driver.
161  *      Do not set directly, because core frees it; use driver_set_override() to
162  *      set or clear it.
163  * @cs_gpiod: Array of GPIO descriptors of the corresponding chipselect lines
164  *      (optional, NULL when not using a GPIO line)
165  * @word_delay: delay to be inserted between consecutive
166  *      words of a transfer
167  * @cs_setup: delay to be introduced by the controller after CS is asserted
168  * @cs_hold: delay to be introduced by the controller before CS is deasserted
169  * @cs_inactive: delay to be introduced by the controller after CS is
170  *      deasserted. If @cs_change_delay is used from @spi_transfer, then the
171  *      two delays will be added up.
172  * @pcpu_statistics: statistics for the spi_device
173  * @cs_index_mask: Bit mask of the active chipselect(s) in the chipselect array
174  *
175  * A @spi_device is used to interchange data between an SPI slave
176  * (usually a discrete chip) and CPU memory.
177  *
178  * In @dev, the platform_data is used to hold information about this
179  * device that's meaningful to the device's protocol driver, but not
180  * to its controller.  One example might be an identifier for a chip
181  * variant with slightly different functionality; another might be
182  * information about how this particular board wires the chip's pins.
183  */
184 struct spi_device {
185         struct device           dev;
186         struct spi_controller   *controller;
187         u32                     max_speed_hz;
188         u8                      chip_select[SPI_CS_CNT_MAX];
189         u8                      bits_per_word;
190         bool                    rt;
191 #define SPI_NO_TX               BIT(31)         /* No transmit wire */
192 #define SPI_NO_RX               BIT(30)         /* No receive wire */
193         /*
194          * TPM specification defines flow control over SPI. Client device
195          * can insert a wait state on MISO when address is transmitted by
196          * controller on MOSI. Detecting the wait state in software is only
197          * possible for full duplex controllers. For controllers that support
198          * only half-duplex, the wait state detection needs to be implemented
199          * in hardware. TPM devices would set this flag when hardware flow
200          * control is expected from SPI controller.
201          */
202 #define SPI_TPM_HW_FLOW         BIT(29)         /* TPM HW flow control */
203         /*
204          * All bits defined above should be covered by SPI_MODE_KERNEL_MASK.
205          * The SPI_MODE_KERNEL_MASK has the SPI_MODE_USER_MASK counterpart,
206          * which is defined in 'include/uapi/linux/spi/spi.h'.
207          * The bits defined here are from bit 31 downwards, while in
208          * SPI_MODE_USER_MASK are from 0 upwards.
209          * These bits must not overlap. A static assert check should make sure of that.
210          * If adding extra bits, make sure to decrease the bit index below as well.
211          */
212 #define SPI_MODE_KERNEL_MASK    (~(BIT(29) - 1))
213         u32                     mode;
214         int                     irq;
215         void                    *controller_state;
216         void                    *controller_data;
217         char                    modalias[SPI_NAME_SIZE];
218         const char              *driver_override;
219         struct gpio_desc        *cs_gpiod[SPI_CS_CNT_MAX];      /* Chip select gpio desc */
220         struct spi_delay        word_delay; /* Inter-word delay */
221         /* CS delays */
222         struct spi_delay        cs_setup;
223         struct spi_delay        cs_hold;
224         struct spi_delay        cs_inactive;
225
226         /* The statistics */
227         struct spi_statistics __percpu  *pcpu_statistics;
228
229         /* Bit mask of the chipselect(s) that the driver need to use from
230          * the chipselect array.When the controller is capable to handle
231          * multiple chip selects & memories are connected in parallel
232          * then more than one bit need to be set in cs_index_mask.
233          */
234         u32                     cs_index_mask : SPI_CS_CNT_MAX;
235
236         /*
237          * Likely need more hooks for more protocol options affecting how
238          * the controller talks to each chip, like:
239          *  - memory packing (12 bit samples into low bits, others zeroed)
240          *  - priority
241          *  - chipselect delays
242          *  - ...
243          */
244 };
245
246 /* Make sure that SPI_MODE_KERNEL_MASK & SPI_MODE_USER_MASK don't overlap */
247 static_assert((SPI_MODE_KERNEL_MASK & SPI_MODE_USER_MASK) == 0,
248               "SPI_MODE_USER_MASK & SPI_MODE_KERNEL_MASK must not overlap");
249
250 static inline struct spi_device *to_spi_device(const struct device *dev)
251 {
252         return dev ? container_of(dev, struct spi_device, dev) : NULL;
253 }
254
255 /* Most drivers won't need to care about device refcounting */
256 static inline struct spi_device *spi_dev_get(struct spi_device *spi)
257 {
258         return (spi && get_device(&spi->dev)) ? spi : NULL;
259 }
260
261 static inline void spi_dev_put(struct spi_device *spi)
262 {
263         if (spi)
264                 put_device(&spi->dev);
265 }
266
267 /* ctldata is for the bus_controller driver's runtime state */
268 static inline void *spi_get_ctldata(const struct spi_device *spi)
269 {
270         return spi->controller_state;
271 }
272
273 static inline void spi_set_ctldata(struct spi_device *spi, void *state)
274 {
275         spi->controller_state = state;
276 }
277
278 /* Device driver data */
279
280 static inline void spi_set_drvdata(struct spi_device *spi, void *data)
281 {
282         dev_set_drvdata(&spi->dev, data);
283 }
284
285 static inline void *spi_get_drvdata(const struct spi_device *spi)
286 {
287         return dev_get_drvdata(&spi->dev);
288 }
289
290 static inline u8 spi_get_chipselect(const struct spi_device *spi, u8 idx)
291 {
292         return spi->chip_select[idx];
293 }
294
295 static inline void spi_set_chipselect(struct spi_device *spi, u8 idx, u8 chipselect)
296 {
297         spi->chip_select[idx] = chipselect;
298 }
299
300 static inline struct gpio_desc *spi_get_csgpiod(const struct spi_device *spi, u8 idx)
301 {
302         return spi->cs_gpiod[idx];
303 }
304
305 static inline void spi_set_csgpiod(struct spi_device *spi, u8 idx, struct gpio_desc *csgpiod)
306 {
307         spi->cs_gpiod[idx] = csgpiod;
308 }
309
310 static inline bool spi_is_csgpiod(struct spi_device *spi)
311 {
312         u8 idx;
313
314         for (idx = 0; idx < SPI_CS_CNT_MAX; idx++) {
315                 if (spi_get_csgpiod(spi, idx))
316                         return true;
317         }
318         return false;
319 }
320
321 /**
322  * struct spi_driver - Host side "protocol" driver
323  * @id_table: List of SPI devices supported by this driver
324  * @probe: Binds this driver to the SPI device.  Drivers can verify
325  *      that the device is actually present, and may need to configure
326  *      characteristics (such as bits_per_word) which weren't needed for
327  *      the initial configuration done during system setup.
328  * @remove: Unbinds this driver from the SPI device
329  * @shutdown: Standard shutdown callback used during system state
330  *      transitions such as powerdown/halt and kexec
331  * @driver: SPI device drivers should initialize the name and owner
332  *      field of this structure.
333  *
334  * This represents the kind of device driver that uses SPI messages to
335  * interact with the hardware at the other end of a SPI link.  It's called
336  * a "protocol" driver because it works through messages rather than talking
337  * directly to SPI hardware (which is what the underlying SPI controller
338  * driver does to pass those messages).  These protocols are defined in the
339  * specification for the device(s) supported by the driver.
340  *
341  * As a rule, those device protocols represent the lowest level interface
342  * supported by a driver, and it will support upper level interfaces too.
343  * Examples of such upper levels include frameworks like MTD, networking,
344  * MMC, RTC, filesystem character device nodes, and hardware monitoring.
345  */
346 struct spi_driver {
347         const struct spi_device_id *id_table;
348         int                     (*probe)(struct spi_device *spi);
349         void                    (*remove)(struct spi_device *spi);
350         void                    (*shutdown)(struct spi_device *spi);
351         struct device_driver    driver;
352 };
353
354 #define to_spi_driver(__drv)   \
355         ( __drv ? container_of_const(__drv, struct spi_driver, driver) : NULL )
356
357 extern int __spi_register_driver(struct module *owner, struct spi_driver *sdrv);
358
359 /**
360  * spi_unregister_driver - reverse effect of spi_register_driver
361  * @sdrv: the driver to unregister
362  * Context: can sleep
363  */
364 static inline void spi_unregister_driver(struct spi_driver *sdrv)
365 {
366         if (sdrv)
367                 driver_unregister(&sdrv->driver);
368 }
369
370 extern struct spi_device *spi_new_ancillary_device(struct spi_device *spi, u8 chip_select);
371
372 /* Use a define to avoid include chaining to get THIS_MODULE */
373 #define spi_register_driver(driver) \
374         __spi_register_driver(THIS_MODULE, driver)
375
376 /**
377  * module_spi_driver() - Helper macro for registering a SPI driver
378  * @__spi_driver: spi_driver struct
379  *
380  * Helper macro for SPI drivers which do not do anything special in module
381  * init/exit. This eliminates a lot of boilerplate. Each module may only
382  * use this macro once, and calling it replaces module_init() and module_exit()
383  */
384 #define module_spi_driver(__spi_driver) \
385         module_driver(__spi_driver, spi_register_driver, \
386                         spi_unregister_driver)
387
388 /**
389  * struct spi_controller - interface to SPI master or slave controller
390  * @dev: device interface to this driver
391  * @list: link with the global spi_controller list
392  * @bus_num: board-specific (and often SOC-specific) identifier for a
393  *      given SPI controller.
394  * @num_chipselect: chipselects are used to distinguish individual
395  *      SPI slaves, and are numbered from zero to num_chipselects.
396  *      each slave has a chipselect signal, but it's common that not
397  *      every chipselect is connected to a slave.
398  * @dma_alignment: SPI controller constraint on DMA buffers alignment.
399  * @mode_bits: flags understood by this controller driver
400  * @buswidth_override_bits: flags to override for this controller driver
401  * @bits_per_word_mask: A mask indicating which values of bits_per_word are
402  *      supported by the driver. Bit n indicates that a bits_per_word n+1 is
403  *      supported. If set, the SPI core will reject any transfer with an
404  *      unsupported bits_per_word. If not set, this value is simply ignored,
405  *      and it's up to the individual driver to perform any validation.
406  * @min_speed_hz: Lowest supported transfer speed
407  * @max_speed_hz: Highest supported transfer speed
408  * @flags: other constraints relevant to this driver
409  * @slave: indicates that this is an SPI slave controller
410  * @target: indicates that this is an SPI target controller
411  * @devm_allocated: whether the allocation of this struct is devres-managed
412  * @max_transfer_size: function that returns the max transfer size for
413  *      a &spi_device; may be %NULL, so the default %SIZE_MAX will be used.
414  * @max_message_size: function that returns the max message size for
415  *      a &spi_device; may be %NULL, so the default %SIZE_MAX will be used.
416  * @io_mutex: mutex for physical bus access
417  * @add_lock: mutex to avoid adding devices to the same chipselect
418  * @bus_lock_spinlock: spinlock for SPI bus locking
419  * @bus_lock_mutex: mutex for exclusion of multiple callers
420  * @bus_lock_flag: indicates that the SPI bus is locked for exclusive use
421  * @setup: updates the device mode and clocking records used by a
422  *      device's SPI controller; protocol code may call this.  This
423  *      must fail if an unrecognized or unsupported mode is requested.
424  *      It's always safe to call this unless transfers are pending on
425  *      the device whose settings are being modified.
426  * @set_cs_timing: optional hook for SPI devices to request SPI master
427  * controller for configuring specific CS setup time, hold time and inactive
428  * delay interms of clock counts
429  * @transfer: adds a message to the controller's transfer queue.
430  * @cleanup: frees controller-specific state
431  * @can_dma: determine whether this controller supports DMA
432  * @dma_map_dev: device which can be used for DMA mapping
433  * @cur_rx_dma_dev: device which is currently used for RX DMA mapping
434  * @cur_tx_dma_dev: device which is currently used for TX DMA mapping
435  * @queued: whether this controller is providing an internal message queue
436  * @kworker: pointer to thread struct for message pump
437  * @pump_messages: work struct for scheduling work to the message pump
438  * @queue_lock: spinlock to synchronise access to message queue
439  * @queue: message queue
440  * @cur_msg: the currently in-flight message
441  * @cur_msg_completion: a completion for the current in-flight message
442  * @cur_msg_incomplete: Flag used internally to opportunistically skip
443  *      the @cur_msg_completion. This flag is used to check if the driver has
444  *      already called spi_finalize_current_message().
445  * @cur_msg_need_completion: Flag used internally to opportunistically skip
446  *      the @cur_msg_completion. This flag is used to signal the context that
447  *      is running spi_finalize_current_message() that it needs to complete()
448  * @fallback: fallback to PIO if DMA transfer return failure with
449  *      SPI_TRANS_FAIL_NO_START.
450  * @last_cs_mode_high: was (mode & SPI_CS_HIGH) true on the last call to set_cs.
451  * @last_cs: the last chip_select that is recorded by set_cs, -1 on non chip
452  *           selected
453  * @last_cs_index_mask: bit mask the last chip selects that were used
454  * @xfer_completion: used by core transfer_one_message()
455  * @busy: message pump is busy
456  * @running: message pump is running
457  * @rt: whether this queue is set to run as a realtime task
458  * @auto_runtime_pm: the core should ensure a runtime PM reference is held
459  *                   while the hardware is prepared, using the parent
460  *                   device for the spidev
461  * @max_dma_len: Maximum length of a DMA transfer for the device.
462  * @prepare_transfer_hardware: a message will soon arrive from the queue
463  *      so the subsystem requests the driver to prepare the transfer hardware
464  *      by issuing this call
465  * @transfer_one_message: the subsystem calls the driver to transfer a single
466  *      message while queuing transfers that arrive in the meantime. When the
467  *      driver is finished with this message, it must call
468  *      spi_finalize_current_message() so the subsystem can issue the next
469  *      message
470  * @unprepare_transfer_hardware: there are currently no more messages on the
471  *      queue so the subsystem notifies the driver that it may relax the
472  *      hardware by issuing this call
473  *
474  * @set_cs: set the logic level of the chip select line.  May be called
475  *          from interrupt context.
476  * @optimize_message: optimize the message for reuse
477  * @unoptimize_message: release resources allocated by optimize_message
478  * @prepare_message: set up the controller to transfer a single message,
479  *                   for example doing DMA mapping.  Called from threaded
480  *                   context.
481  * @transfer_one: transfer a single spi_transfer.
482  *
483  *                  - return 0 if the transfer is finished,
484  *                  - return 1 if the transfer is still in progress. When
485  *                    the driver is finished with this transfer it must
486  *                    call spi_finalize_current_transfer() so the subsystem
487  *                    can issue the next transfer. If the transfer fails, the
488  *                    driver must set the flag SPI_TRANS_FAIL_IO to
489  *                    spi_transfer->error first, before calling
490  *                    spi_finalize_current_transfer().
491  *                    Note: transfer_one and transfer_one_message are mutually
492  *                    exclusive; when both are set, the generic subsystem does
493  *                    not call your transfer_one callback.
494  * @handle_err: the subsystem calls the driver to handle an error that occurs
495  *              in the generic implementation of transfer_one_message().
496  * @mem_ops: optimized/dedicated operations for interactions with SPI memory.
497  *           This field is optional and should only be implemented if the
498  *           controller has native support for memory like operations.
499  * @mem_caps: controller capabilities for the handling of memory operations.
500  * @unprepare_message: undo any work done by prepare_message().
501  * @target_abort: abort the ongoing transfer request on an SPI target controller
502  * @cs_gpiods: Array of GPIO descriptors to use as chip select lines; one per CS
503  *      number. Any individual value may be NULL for CS lines that
504  *      are not GPIOs (driven by the SPI controller itself).
505  * @use_gpio_descriptors: Turns on the code in the SPI core to parse and grab
506  *      GPIO descriptors. This will fill in @cs_gpiods and SPI devices will have
507  *      the cs_gpiod assigned if a GPIO line is found for the chipselect.
508  * @unused_native_cs: When cs_gpiods is used, spi_register_controller() will
509  *      fill in this field with the first unused native CS, to be used by SPI
510  *      controller drivers that need to drive a native CS when using GPIO CS.
511  * @max_native_cs: When cs_gpiods is used, and this field is filled in,
512  *      spi_register_controller() will validate all native CS (including the
513  *      unused native CS) against this value.
514  * @pcpu_statistics: statistics for the spi_controller
515  * @dma_tx: DMA transmit channel
516  * @dma_rx: DMA receive channel
517  * @dummy_rx: dummy receive buffer for full-duplex devices
518  * @dummy_tx: dummy transmit buffer for full-duplex devices
519  * @fw_translate_cs: If the boot firmware uses different numbering scheme
520  *      what Linux expects, this optional hook can be used to translate
521  *      between the two.
522  * @ptp_sts_supported: If the driver sets this to true, it must provide a
523  *      time snapshot in @spi_transfer->ptp_sts as close as possible to the
524  *      moment in time when @spi_transfer->ptp_sts_word_pre and
525  *      @spi_transfer->ptp_sts_word_post were transmitted.
526  *      If the driver does not set this, the SPI core takes the snapshot as
527  *      close to the driver hand-over as possible.
528  * @irq_flags: Interrupt enable state during PTP system timestamping
529  * @queue_empty: signal green light for opportunistically skipping the queue
530  *      for spi_sync transfers.
531  * @must_async: disable all fast paths in the core
532  * @defer_optimize_message: set to true if controller cannot pre-optimize messages
533  *      and needs to defer the optimization step until the message is actually
534  *      being transferred
535  *
536  * Each SPI controller can communicate with one or more @spi_device
537  * children.  These make a small bus, sharing MOSI, MISO and SCK signals
538  * but not chip select signals.  Each device may be configured to use a
539  * different clock rate, since those shared signals are ignored unless
540  * the chip is selected.
541  *
542  * The driver for an SPI controller manages access to those devices through
543  * a queue of spi_message transactions, copying data between CPU memory and
544  * an SPI slave device.  For each such message it queues, it calls the
545  * message's completion function when the transaction completes.
546  */
547 struct spi_controller {
548         struct device   dev;
549
550         struct list_head list;
551
552         /*
553          * Other than negative (== assign one dynamically), bus_num is fully
554          * board-specific. Usually that simplifies to being SoC-specific.
555          * example: one SoC has three SPI controllers, numbered 0..2,
556          * and one board's schematics might show it using SPI-2. Software
557          * would normally use bus_num=2 for that controller.
558          */
559         s16                     bus_num;
560
561         /*
562          * Chipselects will be integral to many controllers; some others
563          * might use board-specific GPIOs.
564          */
565         u16                     num_chipselect;
566
567         /* Some SPI controllers pose alignment requirements on DMAable
568          * buffers; let protocol drivers know about these requirements.
569          */
570         u16                     dma_alignment;
571
572         /* spi_device.mode flags understood by this controller driver */
573         u32                     mode_bits;
574
575         /* spi_device.mode flags override flags for this controller */
576         u32                     buswidth_override_bits;
577
578         /* Bitmask of supported bits_per_word for transfers */
579         u32                     bits_per_word_mask;
580 #define SPI_BPW_MASK(bits) BIT((bits) - 1)
581 #define SPI_BPW_RANGE_MASK(min, max) GENMASK((max) - 1, (min) - 1)
582
583         /* Limits on transfer speed */
584         u32                     min_speed_hz;
585         u32                     max_speed_hz;
586
587         /* Other constraints relevant to this driver */
588         u16                     flags;
589 #define SPI_CONTROLLER_HALF_DUPLEX      BIT(0)  /* Can't do full duplex */
590 #define SPI_CONTROLLER_NO_RX            BIT(1)  /* Can't do buffer read */
591 #define SPI_CONTROLLER_NO_TX            BIT(2)  /* Can't do buffer write */
592 #define SPI_CONTROLLER_MUST_RX          BIT(3)  /* Requires rx */
593 #define SPI_CONTROLLER_MUST_TX          BIT(4)  /* Requires tx */
594 #define SPI_CONTROLLER_GPIO_SS          BIT(5)  /* GPIO CS must select slave */
595 #define SPI_CONTROLLER_SUSPENDED        BIT(6)  /* Currently suspended */
596         /*
597          * The spi-controller has multi chip select capability and can
598          * assert/de-assert more than one chip select at once.
599          */
600 #define SPI_CONTROLLER_MULTI_CS         BIT(7)
601
602         /* Flag indicating if the allocation of this struct is devres-managed */
603         bool                    devm_allocated;
604
605         union {
606                 /* Flag indicating this is an SPI slave controller */
607                 bool                    slave;
608                 /* Flag indicating this is an SPI target controller */
609                 bool                    target;
610         };
611
612         /*
613          * On some hardware transfer / message size may be constrained
614          * the limit may depend on device transfer settings.
615          */
616         size_t (*max_transfer_size)(struct spi_device *spi);
617         size_t (*max_message_size)(struct spi_device *spi);
618
619         /* I/O mutex */
620         struct mutex            io_mutex;
621
622         /* Used to avoid adding the same CS twice */
623         struct mutex            add_lock;
624
625         /* Lock and mutex for SPI bus locking */
626         spinlock_t              bus_lock_spinlock;
627         struct mutex            bus_lock_mutex;
628
629         /* Flag indicating that the SPI bus is locked for exclusive use */
630         bool                    bus_lock_flag;
631
632         /*
633          * Setup mode and clock, etc (SPI driver may call many times).
634          *
635          * IMPORTANT:  this may be called when transfers to another
636          * device are active.  DO NOT UPDATE SHARED REGISTERS in ways
637          * which could break those transfers.
638          */
639         int                     (*setup)(struct spi_device *spi);
640
641         /*
642          * set_cs_timing() method is for SPI controllers that supports
643          * configuring CS timing.
644          *
645          * This hook allows SPI client drivers to request SPI controllers
646          * to configure specific CS timing through spi_set_cs_timing() after
647          * spi_setup().
648          */
649         int (*set_cs_timing)(struct spi_device *spi);
650
651         /*
652          * Bidirectional bulk transfers
653          *
654          * + The transfer() method may not sleep; its main role is
655          *   just to add the message to the queue.
656          * + For now there's no remove-from-queue operation, or
657          *   any other request management
658          * + To a given spi_device, message queueing is pure FIFO
659          *
660          * + The controller's main job is to process its message queue,
661          *   selecting a chip (for masters), then transferring data
662          * + If there are multiple spi_device children, the i/o queue
663          *   arbitration algorithm is unspecified (round robin, FIFO,
664          *   priority, reservations, preemption, etc)
665          *
666          * + Chipselect stays active during the entire message
667          *   (unless modified by spi_transfer.cs_change != 0).
668          * + The message transfers use clock and SPI mode parameters
669          *   previously established by setup() for this device
670          */
671         int                     (*transfer)(struct spi_device *spi,
672                                                 struct spi_message *mesg);
673
674         /* Called on release() to free memory provided by spi_controller */
675         void                    (*cleanup)(struct spi_device *spi);
676
677         /*
678          * Used to enable core support for DMA handling, if can_dma()
679          * exists and returns true then the transfer will be mapped
680          * prior to transfer_one() being called.  The driver should
681          * not modify or store xfer and dma_tx and dma_rx must be set
682          * while the device is prepared.
683          */
684         bool                    (*can_dma)(struct spi_controller *ctlr,
685                                            struct spi_device *spi,
686                                            struct spi_transfer *xfer);
687         struct device *dma_map_dev;
688         struct device *cur_rx_dma_dev;
689         struct device *cur_tx_dma_dev;
690
691         /*
692          * These hooks are for drivers that want to use the generic
693          * controller transfer queueing mechanism. If these are used, the
694          * transfer() function above must NOT be specified by the driver.
695          * Over time we expect SPI drivers to be phased over to this API.
696          */
697         bool                            queued;
698         struct kthread_worker           *kworker;
699         struct kthread_work             pump_messages;
700         spinlock_t                      queue_lock;
701         struct list_head                queue;
702         struct spi_message              *cur_msg;
703         struct completion               cur_msg_completion;
704         bool                            cur_msg_incomplete;
705         bool                            cur_msg_need_completion;
706         bool                            busy;
707         bool                            running;
708         bool                            rt;
709         bool                            auto_runtime_pm;
710         bool                            fallback;
711         bool                            last_cs_mode_high;
712         s8                              last_cs[SPI_CS_CNT_MAX];
713         u32                             last_cs_index_mask : SPI_CS_CNT_MAX;
714         struct completion               xfer_completion;
715         size_t                          max_dma_len;
716
717         int (*optimize_message)(struct spi_message *msg);
718         int (*unoptimize_message)(struct spi_message *msg);
719         int (*prepare_transfer_hardware)(struct spi_controller *ctlr);
720         int (*transfer_one_message)(struct spi_controller *ctlr,
721                                     struct spi_message *mesg);
722         int (*unprepare_transfer_hardware)(struct spi_controller *ctlr);
723         int (*prepare_message)(struct spi_controller *ctlr,
724                                struct spi_message *message);
725         int (*unprepare_message)(struct spi_controller *ctlr,
726                                  struct spi_message *message);
727         int (*target_abort)(struct spi_controller *ctlr);
728
729         /*
730          * These hooks are for drivers that use a generic implementation
731          * of transfer_one_message() provided by the core.
732          */
733         void (*set_cs)(struct spi_device *spi, bool enable);
734         int (*transfer_one)(struct spi_controller *ctlr, struct spi_device *spi,
735                             struct spi_transfer *transfer);
736         void (*handle_err)(struct spi_controller *ctlr,
737                            struct spi_message *message);
738
739         /* Optimized handlers for SPI memory-like operations. */
740         const struct spi_controller_mem_ops *mem_ops;
741         const struct spi_controller_mem_caps *mem_caps;
742
743         /* GPIO chip select */
744         struct gpio_desc        **cs_gpiods;
745         bool                    use_gpio_descriptors;
746         s8                      unused_native_cs;
747         s8                      max_native_cs;
748
749         /* Statistics */
750         struct spi_statistics __percpu  *pcpu_statistics;
751
752         /* DMA channels for use with core dmaengine helpers */
753         struct dma_chan         *dma_tx;
754         struct dma_chan         *dma_rx;
755
756         /* Dummy data for full duplex devices */
757         void                    *dummy_rx;
758         void                    *dummy_tx;
759
760         int (*fw_translate_cs)(struct spi_controller *ctlr, unsigned cs);
761
762         /*
763          * Driver sets this field to indicate it is able to snapshot SPI
764          * transfers (needed e.g. for reading the time of POSIX clocks)
765          */
766         bool                    ptp_sts_supported;
767
768         /* Interrupt enable state during PTP system timestamping */
769         unsigned long           irq_flags;
770
771         /* Flag for enabling opportunistic skipping of the queue in spi_sync */
772         bool                    queue_empty;
773         bool                    must_async;
774         bool                    defer_optimize_message;
775 };
776
777 static inline void *spi_controller_get_devdata(struct spi_controller *ctlr)
778 {
779         return dev_get_drvdata(&ctlr->dev);
780 }
781
782 static inline void spi_controller_set_devdata(struct spi_controller *ctlr,
783                                               void *data)
784 {
785         dev_set_drvdata(&ctlr->dev, data);
786 }
787
788 static inline struct spi_controller *spi_controller_get(struct spi_controller *ctlr)
789 {
790         if (!ctlr || !get_device(&ctlr->dev))
791                 return NULL;
792         return ctlr;
793 }
794
795 static inline void spi_controller_put(struct spi_controller *ctlr)
796 {
797         if (ctlr)
798                 put_device(&ctlr->dev);
799 }
800
801 static inline bool spi_controller_is_target(struct spi_controller *ctlr)
802 {
803         return IS_ENABLED(CONFIG_SPI_SLAVE) && ctlr->target;
804 }
805
806 /* PM calls that need to be issued by the driver */
807 extern int spi_controller_suspend(struct spi_controller *ctlr);
808 extern int spi_controller_resume(struct spi_controller *ctlr);
809
810 /* Calls the driver make to interact with the message queue */
811 extern struct spi_message *spi_get_next_queued_message(struct spi_controller *ctlr);
812 extern void spi_finalize_current_message(struct spi_controller *ctlr);
813 extern void spi_finalize_current_transfer(struct spi_controller *ctlr);
814
815 /* Helper calls for driver to timestamp transfer */
816 void spi_take_timestamp_pre(struct spi_controller *ctlr,
817                             struct spi_transfer *xfer,
818                             size_t progress, bool irqs_off);
819 void spi_take_timestamp_post(struct spi_controller *ctlr,
820                              struct spi_transfer *xfer,
821                              size_t progress, bool irqs_off);
822
823 /* The SPI driver core manages memory for the spi_controller classdev */
824 extern struct spi_controller *__spi_alloc_controller(struct device *host,
825                                                 unsigned int size, bool slave);
826
827 static inline struct spi_controller *spi_alloc_master(struct device *host,
828                                                       unsigned int size)
829 {
830         return __spi_alloc_controller(host, size, false);
831 }
832
833 static inline struct spi_controller *spi_alloc_slave(struct device *host,
834                                                      unsigned int size)
835 {
836         if (!IS_ENABLED(CONFIG_SPI_SLAVE))
837                 return NULL;
838
839         return __spi_alloc_controller(host, size, true);
840 }
841
842 static inline struct spi_controller *spi_alloc_host(struct device *dev,
843                                                     unsigned int size)
844 {
845         return __spi_alloc_controller(dev, size, false);
846 }
847
848 static inline struct spi_controller *spi_alloc_target(struct device *dev,
849                                                       unsigned int size)
850 {
851         if (!IS_ENABLED(CONFIG_SPI_SLAVE))
852                 return NULL;
853
854         return __spi_alloc_controller(dev, size, true);
855 }
856
857 struct spi_controller *__devm_spi_alloc_controller(struct device *dev,
858                                                    unsigned int size,
859                                                    bool slave);
860
861 static inline struct spi_controller *devm_spi_alloc_master(struct device *dev,
862                                                            unsigned int size)
863 {
864         return __devm_spi_alloc_controller(dev, size, false);
865 }
866
867 static inline struct spi_controller *devm_spi_alloc_slave(struct device *dev,
868                                                           unsigned int size)
869 {
870         if (!IS_ENABLED(CONFIG_SPI_SLAVE))
871                 return NULL;
872
873         return __devm_spi_alloc_controller(dev, size, true);
874 }
875
876 static inline struct spi_controller *devm_spi_alloc_host(struct device *dev,
877                                                          unsigned int size)
878 {
879         return __devm_spi_alloc_controller(dev, size, false);
880 }
881
882 static inline struct spi_controller *devm_spi_alloc_target(struct device *dev,
883                                                            unsigned int size)
884 {
885         if (!IS_ENABLED(CONFIG_SPI_SLAVE))
886                 return NULL;
887
888         return __devm_spi_alloc_controller(dev, size, true);
889 }
890
891 extern int spi_register_controller(struct spi_controller *ctlr);
892 extern int devm_spi_register_controller(struct device *dev,
893                                         struct spi_controller *ctlr);
894 extern void spi_unregister_controller(struct spi_controller *ctlr);
895
896 #if IS_ENABLED(CONFIG_ACPI) && IS_ENABLED(CONFIG_SPI_MASTER)
897 extern struct spi_controller *acpi_spi_find_controller_by_adev(struct acpi_device *adev);
898 extern struct spi_device *acpi_spi_device_alloc(struct spi_controller *ctlr,
899                                                 struct acpi_device *adev,
900                                                 int index);
901 int acpi_spi_count_resources(struct acpi_device *adev);
902 #else
903 static inline struct spi_controller *acpi_spi_find_controller_by_adev(struct acpi_device *adev)
904 {
905         return NULL;
906 }
907
908 static inline struct spi_device *acpi_spi_device_alloc(struct spi_controller *ctlr,
909                                                        struct acpi_device *adev,
910                                                        int index)
911 {
912         return ERR_PTR(-ENODEV);
913 }
914
915 static inline int acpi_spi_count_resources(struct acpi_device *adev)
916 {
917         return 0;
918 }
919 #endif
920
921 /*
922  * SPI resource management while processing a SPI message
923  */
924
925 typedef void (*spi_res_release_t)(struct spi_controller *ctlr,
926                                   struct spi_message *msg,
927                                   void *res);
928
929 /**
930  * struct spi_res - SPI resource management structure
931  * @entry:   list entry
932  * @release: release code called prior to freeing this resource
933  * @data:    extra data allocated for the specific use-case
934  *
935  * This is based on ideas from devres, but focused on life-cycle
936  * management during spi_message processing.
937  */
938 struct spi_res {
939         struct list_head        entry;
940         spi_res_release_t       release;
941         unsigned long long      data[]; /* Guarantee ull alignment */
942 };
943
944 /*---------------------------------------------------------------------------*/
945
946 /*
947  * I/O INTERFACE between SPI controller and protocol drivers
948  *
949  * Protocol drivers use a queue of spi_messages, each transferring data
950  * between the controller and memory buffers.
951  *
952  * The spi_messages themselves consist of a series of read+write transfer
953  * segments.  Those segments always read the same number of bits as they
954  * write; but one or the other is easily ignored by passing a NULL buffer
955  * pointer.  (This is unlike most types of I/O API, because SPI hardware
956  * is full duplex.)
957  *
958  * NOTE:  Allocation of spi_transfer and spi_message memory is entirely
959  * up to the protocol driver, which guarantees the integrity of both (as
960  * well as the data buffers) for as long as the message is queued.
961  */
962
963 /**
964  * struct spi_transfer - a read/write buffer pair
965  * @tx_buf: data to be written (DMA-safe memory), or NULL
966  * @rx_buf: data to be read (DMA-safe memory), or NULL
967  * @tx_dma: DMA address of tx_buf, currently not for client use
968  * @rx_dma: DMA address of rx_buf, currently not for client use
969  * @tx_nbits: number of bits used for writing. If 0 the default
970  *      (SPI_NBITS_SINGLE) is used.
971  * @rx_nbits: number of bits used for reading. If 0 the default
972  *      (SPI_NBITS_SINGLE) is used.
973  * @len: size of rx and tx buffers (in bytes)
974  * @speed_hz: Select a speed other than the device default for this
975  *      transfer. If 0 the default (from @spi_device) is used.
976  * @bits_per_word: select a bits_per_word other than the device default
977  *      for this transfer. If 0 the default (from @spi_device) is used.
978  * @dummy_data: indicates transfer is dummy bytes transfer.
979  * @cs_off: performs the transfer with chipselect off.
980  * @cs_change: affects chipselect after this transfer completes
981  * @cs_change_delay: delay between cs deassert and assert when
982  *      @cs_change is set and @spi_transfer is not the last in @spi_message
983  * @delay: delay to be introduced after this transfer before
984  *      (optionally) changing the chipselect status, then starting
985  *      the next transfer or completing this @spi_message.
986  * @word_delay: inter word delay to be introduced after each word size
987  *      (set by bits_per_word) transmission.
988  * @effective_speed_hz: the effective SCK-speed that was used to
989  *      transfer this transfer. Set to 0 if the SPI bus driver does
990  *      not support it.
991  * @transfer_list: transfers are sequenced through @spi_message.transfers
992  * @tx_sg_mapped: If true, the @tx_sg is mapped for DMA
993  * @rx_sg_mapped: If true, the @rx_sg is mapped for DMA
994  * @tx_sg: Scatterlist for transmit, currently not for client use
995  * @rx_sg: Scatterlist for receive, currently not for client use
996  * @ptp_sts_word_pre: The word (subject to bits_per_word semantics) offset
997  *      within @tx_buf for which the SPI device is requesting that the time
998  *      snapshot for this transfer begins. Upon completing the SPI transfer,
999  *      this value may have changed compared to what was requested, depending
1000  *      on the available snapshotting resolution (DMA transfer,
1001  *      @ptp_sts_supported is false, etc).
1002  * @ptp_sts_word_post: See @ptp_sts_word_post. The two can be equal (meaning
1003  *      that a single byte should be snapshotted).
1004  *      If the core takes care of the timestamp (if @ptp_sts_supported is false
1005  *      for this controller), it will set @ptp_sts_word_pre to 0, and
1006  *      @ptp_sts_word_post to the length of the transfer. This is done
1007  *      purposefully (instead of setting to spi_transfer->len - 1) to denote
1008  *      that a transfer-level snapshot taken from within the driver may still
1009  *      be of higher quality.
1010  * @ptp_sts: Pointer to a memory location held by the SPI slave device where a
1011  *      PTP system timestamp structure may lie. If drivers use PIO or their
1012  *      hardware has some sort of assist for retrieving exact transfer timing,
1013  *      they can (and should) assert @ptp_sts_supported and populate this
1014  *      structure using the ptp_read_system_*ts helper functions.
1015  *      The timestamp must represent the time at which the SPI slave device has
1016  *      processed the word, i.e. the "pre" timestamp should be taken before
1017  *      transmitting the "pre" word, and the "post" timestamp after receiving
1018  *      transmit confirmation from the controller for the "post" word.
1019  * @timestamped: true if the transfer has been timestamped
1020  * @error: Error status logged by SPI controller driver.
1021  *
1022  * SPI transfers always write the same number of bytes as they read.
1023  * Protocol drivers should always provide @rx_buf and/or @tx_buf.
1024  * In some cases, they may also want to provide DMA addresses for
1025  * the data being transferred; that may reduce overhead, when the
1026  * underlying driver uses DMA.
1027  *
1028  * If the transmit buffer is NULL, zeroes will be shifted out
1029  * while filling @rx_buf.  If the receive buffer is NULL, the data
1030  * shifted in will be discarded.  Only "len" bytes shift out (or in).
1031  * It's an error to try to shift out a partial word.  (For example, by
1032  * shifting out three bytes with word size of sixteen or twenty bits;
1033  * the former uses two bytes per word, the latter uses four bytes.)
1034  *
1035  * In-memory data values are always in native CPU byte order, translated
1036  * from the wire byte order (big-endian except with SPI_LSB_FIRST).  So
1037  * for example when bits_per_word is sixteen, buffers are 2N bytes long
1038  * (@len = 2N) and hold N sixteen bit words in CPU byte order.
1039  *
1040  * When the word size of the SPI transfer is not a power-of-two multiple
1041  * of eight bits, those in-memory words include extra bits.  In-memory
1042  * words are always seen by protocol drivers as right-justified, so the
1043  * undefined (rx) or unused (tx) bits are always the most significant bits.
1044  *
1045  * All SPI transfers start with the relevant chipselect active.  Normally
1046  * it stays selected until after the last transfer in a message.  Drivers
1047  * can affect the chipselect signal using cs_change.
1048  *
1049  * (i) If the transfer isn't the last one in the message, this flag is
1050  * used to make the chipselect briefly go inactive in the middle of the
1051  * message.  Toggling chipselect in this way may be needed to terminate
1052  * a chip command, letting a single spi_message perform all of group of
1053  * chip transactions together.
1054  *
1055  * (ii) When the transfer is the last one in the message, the chip may
1056  * stay selected until the next transfer.  On multi-device SPI busses
1057  * with nothing blocking messages going to other devices, this is just
1058  * a performance hint; starting a message to another device deselects
1059  * this one.  But in other cases, this can be used to ensure correctness.
1060  * Some devices need protocol transactions to be built from a series of
1061  * spi_message submissions, where the content of one message is determined
1062  * by the results of previous messages and where the whole transaction
1063  * ends when the chipselect goes inactive.
1064  *
1065  * When SPI can transfer in 1x,2x or 4x. It can get this transfer information
1066  * from device through @tx_nbits and @rx_nbits. In Bi-direction, these
1067  * two should both be set. User can set transfer mode with SPI_NBITS_SINGLE(1x)
1068  * SPI_NBITS_DUAL(2x) and SPI_NBITS_QUAD(4x) to support these three transfer.
1069  *
1070  * The code that submits an spi_message (and its spi_transfers)
1071  * to the lower layers is responsible for managing its memory.
1072  * Zero-initialize every field you don't set up explicitly, to
1073  * insulate against future API updates.  After you submit a message
1074  * and its transfers, ignore them until its completion callback.
1075  */
1076 struct spi_transfer {
1077         /*
1078          * It's okay if tx_buf == rx_buf (right?).
1079          * For MicroWire, one buffer must be NULL.
1080          * Buffers must work with dma_*map_single() calls.
1081          */
1082         const void      *tx_buf;
1083         void            *rx_buf;
1084         unsigned        len;
1085
1086 #define SPI_TRANS_FAIL_NO_START BIT(0)
1087 #define SPI_TRANS_FAIL_IO       BIT(1)
1088         u16             error;
1089
1090         bool            tx_sg_mapped;
1091         bool            rx_sg_mapped;
1092
1093         struct sg_table tx_sg;
1094         struct sg_table rx_sg;
1095         dma_addr_t      tx_dma;
1096         dma_addr_t      rx_dma;
1097
1098         unsigned        dummy_data:1;
1099         unsigned        cs_off:1;
1100         unsigned        cs_change:1;
1101         unsigned        tx_nbits:4;
1102         unsigned        rx_nbits:4;
1103         unsigned        timestamped:1;
1104 #define SPI_NBITS_SINGLE        0x01 /* 1-bit transfer */
1105 #define SPI_NBITS_DUAL          0x02 /* 2-bit transfer */
1106 #define SPI_NBITS_QUAD          0x04 /* 4-bit transfer */
1107 #define SPI_NBITS_OCTAL 0x08 /* 8-bit transfer */
1108         u8              bits_per_word;
1109         struct spi_delay        delay;
1110         struct spi_delay        cs_change_delay;
1111         struct spi_delay        word_delay;
1112         u32             speed_hz;
1113
1114         u32             effective_speed_hz;
1115
1116         unsigned int    ptp_sts_word_pre;
1117         unsigned int    ptp_sts_word_post;
1118
1119         struct ptp_system_timestamp *ptp_sts;
1120
1121         struct list_head transfer_list;
1122 };
1123
1124 /**
1125  * struct spi_message - one multi-segment SPI transaction
1126  * @transfers: list of transfer segments in this transaction
1127  * @spi: SPI device to which the transaction is queued
1128  * @pre_optimized: peripheral driver pre-optimized the message
1129  * @optimized: the message is in the optimized state
1130  * @prepared: spi_prepare_message was called for the this message
1131  * @status: zero for success, else negative errno
1132  * @complete: called to report transaction completions
1133  * @context: the argument to complete() when it's called
1134  * @frame_length: the total number of bytes in the message
1135  * @actual_length: the total number of bytes that were transferred in all
1136  *      successful segments
1137  * @queue: for use by whichever driver currently owns the message
1138  * @state: for use by whichever driver currently owns the message
1139  * @opt_state: for use by whichever driver currently owns the message
1140  * @resources: for resource management when the SPI message is processed
1141  *
1142  * A @spi_message is used to execute an atomic sequence of data transfers,
1143  * each represented by a struct spi_transfer.  The sequence is "atomic"
1144  * in the sense that no other spi_message may use that SPI bus until that
1145  * sequence completes.  On some systems, many such sequences can execute as
1146  * a single programmed DMA transfer.  On all systems, these messages are
1147  * queued, and might complete after transactions to other devices.  Messages
1148  * sent to a given spi_device are always executed in FIFO order.
1149  *
1150  * The code that submits an spi_message (and its spi_transfers)
1151  * to the lower layers is responsible for managing its memory.
1152  * Zero-initialize every field you don't set up explicitly, to
1153  * insulate against future API updates.  After you submit a message
1154  * and its transfers, ignore them until its completion callback.
1155  */
1156 struct spi_message {
1157         struct list_head        transfers;
1158
1159         struct spi_device       *spi;
1160
1161         /* spi_optimize_message() was called for this message */
1162         bool                    pre_optimized;
1163         /* __spi_optimize_message() was called for this message */
1164         bool                    optimized;
1165
1166         /* spi_prepare_message() was called for this message */
1167         bool                    prepared;
1168
1169         /*
1170          * REVISIT: we might want a flag affecting the behavior of the
1171          * last transfer ... allowing things like "read 16 bit length L"
1172          * immediately followed by "read L bytes".  Basically imposing
1173          * a specific message scheduling algorithm.
1174          *
1175          * Some controller drivers (message-at-a-time queue processing)
1176          * could provide that as their default scheduling algorithm.  But
1177          * others (with multi-message pipelines) could need a flag to
1178          * tell them about such special cases.
1179          */
1180
1181         /* Completion is reported through a callback */
1182         int                     status;
1183         void                    (*complete)(void *context);
1184         void                    *context;
1185         unsigned                frame_length;
1186         unsigned                actual_length;
1187
1188         /*
1189          * For optional use by whatever driver currently owns the
1190          * spi_message ...  between calls to spi_async and then later
1191          * complete(), that's the spi_controller controller driver.
1192          */
1193         struct list_head        queue;
1194         void                    *state;
1195         /*
1196          * Optional state for use by controller driver between calls to
1197          * __spi_optimize_message() and __spi_unoptimize_message().
1198          */
1199         void                    *opt_state;
1200
1201         /* List of spi_res resources when the SPI message is processed */
1202         struct list_head        resources;
1203 };
1204
1205 static inline void spi_message_init_no_memset(struct spi_message *m)
1206 {
1207         INIT_LIST_HEAD(&m->transfers);
1208         INIT_LIST_HEAD(&m->resources);
1209 }
1210
1211 static inline void spi_message_init(struct spi_message *m)
1212 {
1213         memset(m, 0, sizeof *m);
1214         spi_message_init_no_memset(m);
1215 }
1216
1217 static inline void
1218 spi_message_add_tail(struct spi_transfer *t, struct spi_message *m)
1219 {
1220         list_add_tail(&t->transfer_list, &m->transfers);
1221 }
1222
1223 static inline void
1224 spi_transfer_del(struct spi_transfer *t)
1225 {
1226         list_del(&t->transfer_list);
1227 }
1228
1229 static inline int
1230 spi_transfer_delay_exec(struct spi_transfer *t)
1231 {
1232         return spi_delay_exec(&t->delay, t);
1233 }
1234
1235 /**
1236  * spi_message_init_with_transfers - Initialize spi_message and append transfers
1237  * @m: spi_message to be initialized
1238  * @xfers: An array of SPI transfers
1239  * @num_xfers: Number of items in the xfer array
1240  *
1241  * This function initializes the given spi_message and adds each spi_transfer in
1242  * the given array to the message.
1243  */
1244 static inline void
1245 spi_message_init_with_transfers(struct spi_message *m,
1246 struct spi_transfer *xfers, unsigned int num_xfers)
1247 {
1248         unsigned int i;
1249
1250         spi_message_init(m);
1251         for (i = 0; i < num_xfers; ++i)
1252                 spi_message_add_tail(&xfers[i], m);
1253 }
1254
1255 /*
1256  * It's fine to embed message and transaction structures in other data
1257  * structures so long as you don't free them while they're in use.
1258  */
1259 static inline struct spi_message *spi_message_alloc(unsigned ntrans, gfp_t flags)
1260 {
1261         struct spi_message_with_transfers {
1262                 struct spi_message m;
1263                 struct spi_transfer t[];
1264         } *mwt;
1265         unsigned i;
1266
1267         mwt = kzalloc(struct_size(mwt, t, ntrans), flags);
1268         if (!mwt)
1269                 return NULL;
1270
1271         spi_message_init_no_memset(&mwt->m);
1272         for (i = 0; i < ntrans; i++)
1273                 spi_message_add_tail(&mwt->t[i], &mwt->m);
1274
1275         return &mwt->m;
1276 }
1277
1278 static inline void spi_message_free(struct spi_message *m)
1279 {
1280         kfree(m);
1281 }
1282
1283 extern int spi_optimize_message(struct spi_device *spi, struct spi_message *msg);
1284 extern void spi_unoptimize_message(struct spi_message *msg);
1285 extern int devm_spi_optimize_message(struct device *dev, struct spi_device *spi,
1286                                      struct spi_message *msg);
1287
1288 extern int spi_setup(struct spi_device *spi);
1289 extern int spi_async(struct spi_device *spi, struct spi_message *message);
1290 extern int spi_target_abort(struct spi_device *spi);
1291
1292 static inline size_t
1293 spi_max_message_size(struct spi_device *spi)
1294 {
1295         struct spi_controller *ctlr = spi->controller;
1296
1297         if (!ctlr->max_message_size)
1298                 return SIZE_MAX;
1299         return ctlr->max_message_size(spi);
1300 }
1301
1302 static inline size_t
1303 spi_max_transfer_size(struct spi_device *spi)
1304 {
1305         struct spi_controller *ctlr = spi->controller;
1306         size_t tr_max = SIZE_MAX;
1307         size_t msg_max = spi_max_message_size(spi);
1308
1309         if (ctlr->max_transfer_size)
1310                 tr_max = ctlr->max_transfer_size(spi);
1311
1312         /* Transfer size limit must not be greater than message size limit */
1313         return min(tr_max, msg_max);
1314 }
1315
1316 /**
1317  * spi_is_bpw_supported - Check if bits per word is supported
1318  * @spi: SPI device
1319  * @bpw: Bits per word
1320  *
1321  * This function checks to see if the SPI controller supports @bpw.
1322  *
1323  * Returns:
1324  * True if @bpw is supported, false otherwise.
1325  */
1326 static inline bool spi_is_bpw_supported(struct spi_device *spi, u32 bpw)
1327 {
1328         u32 bpw_mask = spi->controller->bits_per_word_mask;
1329
1330         if (bpw == 8 || (bpw <= 32 && bpw_mask & SPI_BPW_MASK(bpw)))
1331                 return true;
1332
1333         return false;
1334 }
1335
1336 /**
1337  * spi_controller_xfer_timeout - Compute a suitable timeout value
1338  * @ctlr: SPI device
1339  * @xfer: Transfer descriptor
1340  *
1341  * Compute a relevant timeout value for the given transfer. We derive the time
1342  * that it would take on a single data line and take twice this amount of time
1343  * with a minimum of 500ms to avoid false positives on loaded systems.
1344  *
1345  * Returns: Transfer timeout value in milliseconds.
1346  */
1347 static inline unsigned int spi_controller_xfer_timeout(struct spi_controller *ctlr,
1348                                                        struct spi_transfer *xfer)
1349 {
1350         return max(xfer->len * 8 * 2 / (xfer->speed_hz / 1000), 500U);
1351 }
1352
1353 /*---------------------------------------------------------------------------*/
1354
1355 /* SPI transfer replacement methods which make use of spi_res */
1356
1357 struct spi_replaced_transfers;
1358 typedef void (*spi_replaced_release_t)(struct spi_controller *ctlr,
1359                                        struct spi_message *msg,
1360                                        struct spi_replaced_transfers *res);
1361 /**
1362  * struct spi_replaced_transfers - structure describing the spi_transfer
1363  *                                 replacements that have occurred
1364  *                                 so that they can get reverted
1365  * @release:            some extra release code to get executed prior to
1366  *                      releasing this structure
1367  * @extradata:          pointer to some extra data if requested or NULL
1368  * @replaced_transfers: transfers that have been replaced and which need
1369  *                      to get restored
1370  * @replaced_after:     the transfer after which the @replaced_transfers
1371  *                      are to get re-inserted
1372  * @inserted:           number of transfers inserted
1373  * @inserted_transfers: array of spi_transfers of array-size @inserted,
1374  *                      that have been replacing replaced_transfers
1375  *
1376  * Note: that @extradata will point to @inserted_transfers[@inserted]
1377  * if some extra allocation is requested, so alignment will be the same
1378  * as for spi_transfers.
1379  */
1380 struct spi_replaced_transfers {
1381         spi_replaced_release_t release;
1382         void *extradata;
1383         struct list_head replaced_transfers;
1384         struct list_head *replaced_after;
1385         size_t inserted;
1386         struct spi_transfer inserted_transfers[];
1387 };
1388
1389 /*---------------------------------------------------------------------------*/
1390
1391 /* SPI transfer transformation methods */
1392
1393 extern int spi_split_transfers_maxsize(struct spi_controller *ctlr,
1394                                        struct spi_message *msg,
1395                                        size_t maxsize);
1396 extern int spi_split_transfers_maxwords(struct spi_controller *ctlr,
1397                                         struct spi_message *msg,
1398                                         size_t maxwords);
1399
1400 /*---------------------------------------------------------------------------*/
1401
1402 /*
1403  * All these synchronous SPI transfer routines are utilities layered
1404  * over the core async transfer primitive.  Here, "synchronous" means
1405  * they will sleep uninterruptibly until the async transfer completes.
1406  */
1407
1408 extern int spi_sync(struct spi_device *spi, struct spi_message *message);
1409 extern int spi_sync_locked(struct spi_device *spi, struct spi_message *message);
1410 extern int spi_bus_lock(struct spi_controller *ctlr);
1411 extern int spi_bus_unlock(struct spi_controller *ctlr);
1412
1413 /**
1414  * spi_sync_transfer - synchronous SPI data transfer
1415  * @spi: device with which data will be exchanged
1416  * @xfers: An array of spi_transfers
1417  * @num_xfers: Number of items in the xfer array
1418  * Context: can sleep
1419  *
1420  * Does a synchronous SPI data transfer of the given spi_transfer array.
1421  *
1422  * For more specific semantics see spi_sync().
1423  *
1424  * Return: zero on success, else a negative error code.
1425  */
1426 static inline int
1427 spi_sync_transfer(struct spi_device *spi, struct spi_transfer *xfers,
1428         unsigned int num_xfers)
1429 {
1430         struct spi_message msg;
1431
1432         spi_message_init_with_transfers(&msg, xfers, num_xfers);
1433
1434         return spi_sync(spi, &msg);
1435 }
1436
1437 /**
1438  * spi_write - SPI synchronous write
1439  * @spi: device to which data will be written
1440  * @buf: data buffer
1441  * @len: data buffer size
1442  * Context: can sleep
1443  *
1444  * This function writes the buffer @buf.
1445  * Callable only from contexts that can sleep.
1446  *
1447  * Return: zero on success, else a negative error code.
1448  */
1449 static inline int
1450 spi_write(struct spi_device *spi, const void *buf, size_t len)
1451 {
1452         struct spi_transfer     t = {
1453                         .tx_buf         = buf,
1454                         .len            = len,
1455                 };
1456
1457         return spi_sync_transfer(spi, &t, 1);
1458 }
1459
1460 /**
1461  * spi_read - SPI synchronous read
1462  * @spi: device from which data will be read
1463  * @buf: data buffer
1464  * @len: data buffer size
1465  * Context: can sleep
1466  *
1467  * This function reads the buffer @buf.
1468  * Callable only from contexts that can sleep.
1469  *
1470  * Return: zero on success, else a negative error code.
1471  */
1472 static inline int
1473 spi_read(struct spi_device *spi, void *buf, size_t len)
1474 {
1475         struct spi_transfer     t = {
1476                         .rx_buf         = buf,
1477                         .len            = len,
1478                 };
1479
1480         return spi_sync_transfer(spi, &t, 1);
1481 }
1482
1483 /* This copies txbuf and rxbuf data; for small transfers only! */
1484 extern int spi_write_then_read(struct spi_device *spi,
1485                 const void *txbuf, unsigned n_tx,
1486                 void *rxbuf, unsigned n_rx);
1487
1488 /**
1489  * spi_w8r8 - SPI synchronous 8 bit write followed by 8 bit read
1490  * @spi: device with which data will be exchanged
1491  * @cmd: command to be written before data is read back
1492  * Context: can sleep
1493  *
1494  * Callable only from contexts that can sleep.
1495  *
1496  * Return: the (unsigned) eight bit number returned by the
1497  * device, or else a negative error code.
1498  */
1499 static inline ssize_t spi_w8r8(struct spi_device *spi, u8 cmd)
1500 {
1501         ssize_t                 status;
1502         u8                      result;
1503
1504         status = spi_write_then_read(spi, &cmd, 1, &result, 1);
1505
1506         /* Return negative errno or unsigned value */
1507         return (status < 0) ? status : result;
1508 }
1509
1510 /**
1511  * spi_w8r16 - SPI synchronous 8 bit write followed by 16 bit read
1512  * @spi: device with which data will be exchanged
1513  * @cmd: command to be written before data is read back
1514  * Context: can sleep
1515  *
1516  * The number is returned in wire-order, which is at least sometimes
1517  * big-endian.
1518  *
1519  * Callable only from contexts that can sleep.
1520  *
1521  * Return: the (unsigned) sixteen bit number returned by the
1522  * device, or else a negative error code.
1523  */
1524 static inline ssize_t spi_w8r16(struct spi_device *spi, u8 cmd)
1525 {
1526         ssize_t                 status;
1527         u16                     result;
1528
1529         status = spi_write_then_read(spi, &cmd, 1, &result, 2);
1530
1531         /* Return negative errno or unsigned value */
1532         return (status < 0) ? status : result;
1533 }
1534
1535 /**
1536  * spi_w8r16be - SPI synchronous 8 bit write followed by 16 bit big-endian read
1537  * @spi: device with which data will be exchanged
1538  * @cmd: command to be written before data is read back
1539  * Context: can sleep
1540  *
1541  * This function is similar to spi_w8r16, with the exception that it will
1542  * convert the read 16 bit data word from big-endian to native endianness.
1543  *
1544  * Callable only from contexts that can sleep.
1545  *
1546  * Return: the (unsigned) sixteen bit number returned by the device in CPU
1547  * endianness, or else a negative error code.
1548  */
1549 static inline ssize_t spi_w8r16be(struct spi_device *spi, u8 cmd)
1550
1551 {
1552         ssize_t status;
1553         __be16 result;
1554
1555         status = spi_write_then_read(spi, &cmd, 1, &result, 2);
1556         if (status < 0)
1557                 return status;
1558
1559         return be16_to_cpu(result);
1560 }
1561
1562 /*---------------------------------------------------------------------------*/
1563
1564 /*
1565  * INTERFACE between board init code and SPI infrastructure.
1566  *
1567  * No SPI driver ever sees these SPI device table segments, but
1568  * it's how the SPI core (or adapters that get hotplugged) grows
1569  * the driver model tree.
1570  *
1571  * As a rule, SPI devices can't be probed.  Instead, board init code
1572  * provides a table listing the devices which are present, with enough
1573  * information to bind and set up the device's driver.  There's basic
1574  * support for non-static configurations too; enough to handle adding
1575  * parport adapters, or microcontrollers acting as USB-to-SPI bridges.
1576  */
1577
1578 /**
1579  * struct spi_board_info - board-specific template for a SPI device
1580  * @modalias: Initializes spi_device.modalias; identifies the driver.
1581  * @platform_data: Initializes spi_device.platform_data; the particular
1582  *      data stored there is driver-specific.
1583  * @swnode: Software node for the device.
1584  * @controller_data: Initializes spi_device.controller_data; some
1585  *      controllers need hints about hardware setup, e.g. for DMA.
1586  * @irq: Initializes spi_device.irq; depends on how the board is wired.
1587  * @max_speed_hz: Initializes spi_device.max_speed_hz; based on limits
1588  *      from the chip datasheet and board-specific signal quality issues.
1589  * @bus_num: Identifies which spi_controller parents the spi_device; unused
1590  *      by spi_new_device(), and otherwise depends on board wiring.
1591  * @chip_select: Initializes spi_device.chip_select; depends on how
1592  *      the board is wired.
1593  * @mode: Initializes spi_device.mode; based on the chip datasheet, board
1594  *      wiring (some devices support both 3WIRE and standard modes), and
1595  *      possibly presence of an inverter in the chipselect path.
1596  *
1597  * When adding new SPI devices to the device tree, these structures serve
1598  * as a partial device template.  They hold information which can't always
1599  * be determined by drivers.  Information that probe() can establish (such
1600  * as the default transfer wordsize) is not included here.
1601  *
1602  * These structures are used in two places.  Their primary role is to
1603  * be stored in tables of board-specific device descriptors, which are
1604  * declared early in board initialization and then used (much later) to
1605  * populate a controller's device tree after the that controller's driver
1606  * initializes.  A secondary (and atypical) role is as a parameter to
1607  * spi_new_device() call, which happens after those controller drivers
1608  * are active in some dynamic board configuration models.
1609  */
1610 struct spi_board_info {
1611         /*
1612          * The device name and module name are coupled, like platform_bus;
1613          * "modalias" is normally the driver name.
1614          *
1615          * platform_data goes to spi_device.dev.platform_data,
1616          * controller_data goes to spi_device.controller_data,
1617          * IRQ is copied too.
1618          */
1619         char            modalias[SPI_NAME_SIZE];
1620         const void      *platform_data;
1621         const struct software_node *swnode;
1622         void            *controller_data;
1623         int             irq;
1624
1625         /* Slower signaling on noisy or low voltage boards */
1626         u32             max_speed_hz;
1627
1628
1629         /*
1630          * bus_num is board specific and matches the bus_num of some
1631          * spi_controller that will probably be registered later.
1632          *
1633          * chip_select reflects how this chip is wired to that master;
1634          * it's less than num_chipselect.
1635          */
1636         u16             bus_num;
1637         u16             chip_select;
1638
1639         /*
1640          * mode becomes spi_device.mode, and is essential for chips
1641          * where the default of SPI_CS_HIGH = 0 is wrong.
1642          */
1643         u32             mode;
1644
1645         /*
1646          * ... may need additional spi_device chip config data here.
1647          * avoid stuff protocol drivers can set; but include stuff
1648          * needed to behave without being bound to a driver:
1649          *  - quirks like clock rate mattering when not selected
1650          */
1651 };
1652
1653 #ifdef  CONFIG_SPI
1654 extern int
1655 spi_register_board_info(struct spi_board_info const *info, unsigned n);
1656 #else
1657 /* Board init code may ignore whether SPI is configured or not */
1658 static inline int
1659 spi_register_board_info(struct spi_board_info const *info, unsigned n)
1660         { return 0; }
1661 #endif
1662
1663 /*
1664  * If you're hotplugging an adapter with devices (parport, USB, etc)
1665  * use spi_new_device() to describe each device.  You can also call
1666  * spi_unregister_device() to start making that device vanish, but
1667  * normally that would be handled by spi_unregister_controller().
1668  *
1669  * You can also use spi_alloc_device() and spi_add_device() to use a two
1670  * stage registration sequence for each spi_device. This gives the caller
1671  * some more control over the spi_device structure before it is registered,
1672  * but requires that caller to initialize fields that would otherwise
1673  * be defined using the board info.
1674  */
1675 extern struct spi_device *
1676 spi_alloc_device(struct spi_controller *ctlr);
1677
1678 extern int
1679 spi_add_device(struct spi_device *spi);
1680
1681 extern struct spi_device *
1682 spi_new_device(struct spi_controller *, struct spi_board_info *);
1683
1684 extern void spi_unregister_device(struct spi_device *spi);
1685
1686 extern const struct spi_device_id *
1687 spi_get_device_id(const struct spi_device *sdev);
1688
1689 extern const void *
1690 spi_get_device_match_data(const struct spi_device *sdev);
1691
1692 static inline bool
1693 spi_transfer_is_last(struct spi_controller *ctlr, struct spi_transfer *xfer)
1694 {
1695         return list_is_last(&xfer->transfer_list, &ctlr->cur_msg->transfers);
1696 }
1697
1698 #endif /* __LINUX_SPI_H */