arch/mips/au1000/common/time.c

   1 /*
   2  *
   3  * Copyright (C) 2001 MontaVista Software, ppopov@mvista.com
   4  * Copied and modified Carsten Langgaard's time.c
   5  *
   6  * Carsten Langgaard, carstenl@mips.com
   7  * Copyright (C) 1999,2000 MIPS Technologies, Inc.  All rights reserved.
   8  *
   9  * ########################################################################
  10  *
  11  *  This program is free software; you can distribute it and/or modify it
  12  *  under the terms of the GNU General Public License (Version 2) as
  13  *  published by the Free Software Foundation.
  14  *
  15  *  This program is distributed in the hope it will be useful, but WITHOUT
  16  *  ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
  17  *  FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
  18  *  for more details.
  19  *
  20  *  You should have received a copy of the GNU General Public License along
  21  *  with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  22  *  59 Temple Place - Suite 330, Boston MA 02111-1307, USA.
  23  *
  24  * ########################################################################
  25  *
  26  * Setting up the clock on the MIPS boards.
  27  *
  28  * Update.  Always configure the kernel with CONFIG_NEW_TIME_C.  This
  29  * will use the user interface gettimeofday() functions from the
  30  * arch/mips/kernel/time.c, and we provide the clock interrupt processing
  31  * and the timer offset compute functions.  If CONFIG_PM is selected,
  32  * we also ensure the 32KHz timer is available.   -- Dan
  33  */
  34
  35 #include <linux/types.h>
  36 #include <linux/config.h>
  37 #include <linux/init.h>
  38 #include <linux/kernel_stat.h>
  39 #include <linux/sched.h>
  40 #include <linux/spinlock.h>
  41 #include <linux/hardirq.h>
  42
  43 #include <asm/compiler.h>
  44 #include <asm/mipsregs.h>
  45 #include <asm/ptrace.h>
  46 #include <asm/time.h>
  47 #include <asm/div64.h>
  48 #include <asm/mach-au1x00/au1000.h>
  49
  50 #include <linux/mc146818rtc.h>
  51 #include <linux/timex.h>
  52
  53 extern void do_softirq(void);
  54 extern volatile unsigned long wall_jiffies;
  55 unsigned long missed_heart_beats = 0;
  56
  57 static unsigned long r4k_offset; /* Amount to increment compare reg each time */
  58 static unsigned long r4k_cur;    /* What counter should be at next timer irq */
  59 int     no_au1xxx_32khz;
  60 extern int allow_au1k_wait; /* default off for CP0 Counter */
  61
  62 /* Cycle counter value at the previous timer interrupt.. */
  63 static unsigned int timerhi = 0, timerlo = 0;
  64
  65 #ifdef CONFIG_PM
  66 #if HZ < 100 || HZ > 1000
  67 #error "unsupported HZ value! Must be in [100,1000]"
  68 #endif
  69 #define MATCH20_INC (328*100/HZ) /* magic number 328 is for HZ=100... */
  70 extern void startup_match20_interrupt(irqreturn_t (*handler)(int, void *, struct pt_regs *));
  71 static unsigned long last_pc0, last_match20;
  72 #endif
  73
  74 static DEFINE_SPINLOCK(time_lock);
  75
  76 static inline void ack_r4ktimer(unsigned long newval)
  77 {
  78         write_c0_compare(newval);
  79 }
  80
  81 /*
  82  * There are a lot of conceptually broken versions of the MIPS timer interrupt
  83  * handler floating around.  This one is rather different, but the algorithm
  84  * is provably more robust.
  85  */
  86 unsigned long wtimer;
  87 void mips_timer_interrupt(struct pt_regs *regs)
  88 {
  89         int irq = 63;
  90         unsigned long count;
  91
  92         irq_enter();
  93         kstat_this_cpu.irqs[irq]++;
  94
  95         if (r4k_offset == 0)
  96                 goto null;
  97
  98         do {
  99                 count = read_c0_count();
 100                 timerhi += (count < timerlo);   /* Wrap around */
 101                 timerlo = count;
 102
 103                 kstat_this_cpu.irqs[irq]++;
 104                 do_timer(regs);
 105 #ifndef CONFIG_SMP
 106                 update_process_times(user_mode(regs));
 107 #endif
 108                 r4k_cur += r4k_offset;
 109                 ack_r4ktimer(r4k_cur);
 110
 111         } while (((unsigned long)read_c0_count()
 112                  - r4k_cur) < 0x7fffffff);
 113
 114         irq_exit();
 115         return;
 116
 117 null:
 118         ack_r4ktimer(0);
 119 }
 120
 121 #ifdef CONFIG_PM
 122 irqreturn_t counter0_irq(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)
 123 {
 124         unsigned long pc0;
 125         int time_elapsed;
 126         static int jiffie_drift = 0;
 127
 128         if (au_readl(SYS_COUNTER_CNTRL) & SYS_CNTRL_M20) {
 129                 /* should never happen! */
 130                 printk(KERN_WARNING "counter 0 w status error\n");
 131                 return IRQ_NONE;
 132         }
 133
 134         pc0 = au_readl(SYS_TOYREAD);
 135         if (pc0 < last_match20) {
 136                 /* counter overflowed */
 137                 time_elapsed = (0xffffffff - last_match20) + pc0;
 138         }
 139         else {
 140                 time_elapsed = pc0 - last_match20;
 141         }
 142
 143         while (time_elapsed > 0) {
 144                 do_timer(regs);
 145 #ifndef CONFIG_SMP
 146                 update_process_times(user_mode(regs));
 147 #endif
 148                 time_elapsed -= MATCH20_INC;
 149                 last_match20 += MATCH20_INC;
 150                 jiffie_drift++;
 151         }
 152
 153         last_pc0 = pc0;
 154         au_writel(last_match20 + MATCH20_INC, SYS_TOYMATCH2);
 155         au_sync();
 156
 157         /* our counter ticks at 10.009765625 ms/tick, we we're running
 158          * almost 10uS too slow per tick.
 159          */
 160
 161         if (jiffie_drift >= 999) {
 162                 jiffie_drift -= 999;
 163                 do_timer(regs); /* increment jiffies by one */
 164 #ifndef CONFIG_SMP
 165                 update_process_times(user_mode(regs));
 166 #endif
 167         }
 168
 169         return IRQ_HANDLED;
 170 }
 171
 172 /* When we wakeup from sleep, we have to "catch up" on all of the
 173  * timer ticks we have missed.
 174  */
 175 void
 176 wakeup_counter0_adjust(void)
 177 {
 178         unsigned long pc0;
 179         int time_elapsed;
 180
 181         pc0 = au_readl(SYS_TOYREAD);
 182         if (pc0 < last_match20) {
 183                 /* counter overflowed */
 184                 time_elapsed = (0xffffffff - last_match20) + pc0;
 185         }
 186         else {
 187                 time_elapsed = pc0 - last_match20;
 188         }
 189
 190         while (time_elapsed > 0) {
 191                 time_elapsed -= MATCH20_INC;
 192                 last_match20 += MATCH20_INC;
 193         }
 194
 195         last_pc0 = pc0;
 196         au_writel(last_match20 + MATCH20_INC, SYS_TOYMATCH2);
 197         au_sync();
 198
 199 }
 200
 201 /* This is just for debugging to set the timer for a sleep delay.
 202 */
 203 void
 204 wakeup_counter0_set(int ticks)
 205 {
 206         unsigned long pc0;
 207
 208         pc0 = au_readl(SYS_TOYREAD);
 209         last_pc0 = pc0;
 210         au_writel(last_match20 + (MATCH20_INC * ticks), SYS_TOYMATCH2);
 211         au_sync();
 212 }
 213 #endif
 214
 215 /* I haven't found anyone that doesn't use a 12 MHz source clock,
 216  * but just in case.....
 217  */
 218 #ifdef CONFIG_AU1000_SRC_CLK
 219 #define AU1000_SRC_CLK  CONFIG_AU1000_SRC_CLK
 220 #else
 221 #define AU1000_SRC_CLK  12000000
 222 #endif
 223
 224 /*
 225  * We read the real processor speed from the PLL.  This is important
 226  * because it is more accurate than computing it from the 32KHz
 227  * counter, if it exists.  If we don't have an accurate processor
 228  * speed, all of the peripherals that derive their clocks based on
 229  * this advertised speed will introduce error and sometimes not work
 230  * properly.  This function is futher convoluted to still allow configurations
 231  * to do that in case they have really, really old silicon with a
 232  * write-only PLL register, that we need the 32KHz when power management
 233  * "wait" is enabled, and we need to detect if the 32KHz isn't present
 234  * but requested......got it? :-)               -- Dan
 235  */
 236 unsigned long cal_r4koff(void)
 237 {
 238         unsigned long count;
 239         unsigned long cpu_speed;
 240         unsigned long flags;
 241         unsigned long counter;
 242
 243         spin_lock_irqsave(&time_lock, flags);
 244
 245         /* Power management cares if we don't have a 32KHz counter.
 246         */
 247         no_au1xxx_32khz = 0;
 248         counter = au_readl(SYS_COUNTER_CNTRL);
 249         if (counter & SYS_CNTRL_E0) {
 250                 int trim_divide = 16;
 251
 252                 au_writel(counter | SYS_CNTRL_EN1, SYS_COUNTER_CNTRL);
 253
 254                 while (au_readl(SYS_COUNTER_CNTRL) & SYS_CNTRL_T1S);
 255                 /* RTC now ticks at 32.768/16 kHz */
 256                 au_writel(trim_divide-1, SYS_RTCTRIM);
 257                 while (au_readl(SYS_COUNTER_CNTRL) & SYS_CNTRL_T1S);
 258
 259                 while (au_readl(SYS_COUNTER_CNTRL) & SYS_CNTRL_C1S);
 260                 au_writel (0, SYS_TOYWRITE);
 261                 while (au_readl(SYS_COUNTER_CNTRL) & SYS_CNTRL_C1S);
 262
 263 #if defined(CONFIG_AU1000_USE32K)
 264                 {
 265                         unsigned long start, end;
 266
 267                         start = au_readl(SYS_RTCREAD);
 268                         start += 2;
 269                         /* wait for the beginning of a new tick
 270                         */
 271                         while (au_readl(SYS_RTCREAD) < start);
 272
 273                         /* Start r4k counter.
 274                         */
 275                         write_c0_count(0);
 276
 277                         /* Wait 0.5 seconds.
 278                         */
 279                         end = start + (32768 / trim_divide)/2;
 280
 281                         while (end > au_readl(SYS_RTCREAD));
 282
 283                         count = read_c0_count();
 284                         cpu_speed = count * 2;
 285                 }
 286 #else
 287                 cpu_speed = (au_readl(SYS_CPUPLL) & 0x0000003f) *
 288                         AU1000_SRC_CLK;
 289                 count = cpu_speed / 2;
 290 #endif
 291         }
 292         else {
 293                 /* The 32KHz oscillator isn't running, so assume there
 294                  * isn't one and grab the processor speed from the PLL.
 295                  * NOTE: some old silicon doesn't allow reading the PLL.
 296                  */
 297                 cpu_speed = (au_readl(SYS_CPUPLL) & 0x0000003f) * AU1000_SRC_CLK;
 298                 count = cpu_speed / 2;
 299                 no_au1xxx_32khz = 1;
 300         }
 301         mips_hpt_frequency = count;
 302         // Equation: Baudrate = CPU / (SD * 2 * CLKDIV * 16)
 303         set_au1x00_uart_baud_base(cpu_speed / (2 * ((int)(au_readl(SYS_POWERCTRL)&0x03) + 2) * 16));
 304         spin_unlock_irqrestore(&time_lock, flags);
 305         return (cpu_speed / HZ);
 306 }
 307
 308 /* This is for machines which generate the exact clock. */
 309 #define USECS_PER_JIFFY (1000000/HZ)
 310 #define USECS_PER_JIFFY_FRAC (0x100000000LL*1000000/HZ&0xffffffff)
 311
 312 static unsigned long
 313 div64_32(unsigned long v1, unsigned long v2, unsigned long v3)
 314 {
 315         unsigned long r0;
 316         do_div64_32(r0, v1, v2, v3);
 317         return r0;
 318 }
 319
 320 static unsigned long do_fast_cp0_gettimeoffset(void)
 321 {
 322         u32 count;
 323         unsigned long res, tmp;
 324         unsigned long r0;
 325
 326         /* Last jiffy when do_fast_gettimeoffset() was called. */
 327         static unsigned long last_jiffies=0;
 328         unsigned long quotient;
 329
 330         /*
 331          * Cached "1/(clocks per usec)*2^32" value.
 332          * It has to be recalculated once each jiffy.
 333          */
 334         static unsigned long cached_quotient=0;
 335
 336         tmp = jiffies;
 337
 338         quotient = cached_quotient;
 339
 340         if (tmp && last_jiffies != tmp) {
 341                 last_jiffies = tmp;
 342                 if (last_jiffies != 0) {
 343                         r0 = div64_32(timerhi, timerlo, tmp);
 344                         quotient = div64_32(USECS_PER_JIFFY, USECS_PER_JIFFY_FRAC, r0);
 345                         cached_quotient = quotient;
 346                 }
 347         }
 348
 349         /* Get last timer tick in absolute kernel time */
 350         count = read_c0_count();
 351
 352         /* .. relative to previous jiffy (32 bits is enough) */
 353         count -= timerlo;
 354
 355         __asm__("multu\t%1,%2\n\t"
 356                 "mfhi\t%0"
 357                 : "=r" (res)
 358                 : "r" (count), "r" (quotient)
 359                 : "hi", "lo", GCC_REG_ACCUM);
 360
 361         /*
 362          * Due to possible jiffies inconsistencies, we need to check
 363          * the result so that we'll get a timer that is monotonic.
 364          */
 365         if (res >= USECS_PER_JIFFY)
 366                 res = USECS_PER_JIFFY-1;
 367
 368         return res;
 369 }
 370
 371 #ifdef CONFIG_PM
 372 static unsigned long do_fast_pm_gettimeoffset(void)
 373 {
 374         unsigned long pc0;
 375         unsigned long offset;
 376
 377         pc0 = au_readl(SYS_TOYREAD);
 378         au_sync();
 379         offset = pc0 - last_pc0;
 380         if (offset > 2*MATCH20_INC) {
 381                 printk("huge offset %x, last_pc0 %x last_match20 %x pc0 %x\n",
 382                                 (unsigned)offset, (unsigned)last_pc0,
 383                                 (unsigned)last_match20, (unsigned)pc0);
 384         }
 385         offset = (unsigned long)((offset * 305) / 10);
 386         return offset;
 387 }
 388 #endif
 389
 390 void au1xxx_timer_setup(struct irqaction *irq)
 391 {
 392         unsigned int est_freq;
 393         extern unsigned long (*do_gettimeoffset)(void);
 394
 395         printk("calculating r4koff... ");
 396         r4k_offset = cal_r4koff();
 397         printk("%08lx(%d)\n", r4k_offset, (int) r4k_offset);
 398
 399         //est_freq = 2*r4k_offset*HZ;
 400         est_freq = r4k_offset*HZ;
 401         est_freq += 5000;    /* round */
 402         est_freq -= est_freq%10000;
 403         printk("CPU frequency %d.%02d MHz\n", est_freq/1000000,
 404                (est_freq%1000000)*100/1000000);
 405         set_au1x00_speed(est_freq);
 406         set_au1x00_lcd_clock(); // program the LCD clock
 407
 408         r4k_cur = (read_c0_count() + r4k_offset);
 409         write_c0_compare(r4k_cur);
 410
 411 #ifdef CONFIG_PM
 412         /*
 413          * setup counter 0, since it keeps ticking after a
 414          * 'wait' instruction has been executed. The CP0 timer and
 415          * counter 1 do NOT continue running after 'wait'
 416          *
 417          * It's too early to call request_irq() here, so we handle
 418          * counter 0 interrupt as a special irq and it doesn't show
 419          * up under /proc/interrupts.
 420          *
 421          * Check to ensure we really have a 32KHz oscillator before
 422          * we do this.
 423          */
 424         if (no_au1xxx_32khz) {
 425                 unsigned int c0_status;
 426
 427                 printk("WARNING: no 32KHz clock found.\n");
 428                 do_gettimeoffset = do_fast_cp0_gettimeoffset;
 429
 430                 /* Ensure we get CPO_COUNTER interrupts.
 431                 */
 432                 c0_status = read_c0_status();
 433                 c0_status |= IE_IRQ5;
 434                 write_c0_status(c0_status);
 435         }
 436         else {
 437                 while (au_readl(SYS_COUNTER_CNTRL) & SYS_CNTRL_C0S);
 438                 au_writel(0, SYS_TOYWRITE);
 439                 while (au_readl(SYS_COUNTER_CNTRL) & SYS_CNTRL_C0S);
 440
 441                 au_writel(au_readl(SYS_WAKEMSK) | (1<<8), SYS_WAKEMSK);
 442                 au_writel(~0, SYS_WAKESRC);
 443                 au_sync();
 444                 while (au_readl(SYS_COUNTER_CNTRL) & SYS_CNTRL_M20);
 445
 446                 /* setup match20 to interrupt once every HZ */
 447                 last_pc0 = last_match20 = au_readl(SYS_TOYREAD);
 448                 au_writel(last_match20 + MATCH20_INC, SYS_TOYMATCH2);
 449                 au_sync();
 450                 while (au_readl(SYS_COUNTER_CNTRL) & SYS_CNTRL_M20);
 451                 startup_match20_interrupt(counter0_irq);
 452
 453                 do_gettimeoffset = do_fast_pm_gettimeoffset;
 454
 455                 /* We can use the real 'wait' instruction.
 456                 */
 457                 allow_au1k_wait = 1;
 458         }
 459
 460 #else
 461         /* We have to do this here instead of in timer_init because
 462          * the generic code in arch/mips/kernel/time.c will write
 463          * over our function pointer.
 464          */
 465         do_gettimeoffset = do_fast_cp0_gettimeoffset;
 466 #endif
 467 }
 468
 469 void __init au1xxx_time_init(void)
 470 {
 471 }