carma-fpga: Missed switch from of_register_platform_driver()
[pandora-kernel.git] / drivers / misc / carma / carma-fpga.c
1 /*
2  * CARMA DATA-FPGA Access Driver
3  *
4  * Copyright (c) 2009-2011 Ira W. Snyder <iws@ovro.caltech.edu>
5  *
6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
7  * under the terms of the GNU General Public License as published by the
8  * Free Software Foundation; either version 2 of the License, or (at your
9  * option) any later version.
10  */
11
12 /*
13  * FPGA Memory Dump Format
14  *
15  * FPGA #0 control registers (32 x 32-bit words)
16  * FPGA #1 control registers (32 x 32-bit words)
17  * FPGA #2 control registers (32 x 32-bit words)
18  * FPGA #3 control registers (32 x 32-bit words)
19  * SYSFPGA control registers (32 x 32-bit words)
20  * FPGA #0 correlation array (NUM_CORL0 correlation blocks)
21  * FPGA #1 correlation array (NUM_CORL1 correlation blocks)
22  * FPGA #2 correlation array (NUM_CORL2 correlation blocks)
23  * FPGA #3 correlation array (NUM_CORL3 correlation blocks)
24  *
25  * Each correlation array consists of:
26  *
27  * Correlation Data      (2 x NUM_LAGSn x 32-bit words)
28  * Pipeline Metadata     (2 x NUM_METAn x 32-bit words)
29  * Quantization Counters (2 x NUM_QCNTn x 32-bit words)
30  *
31  * The NUM_CORLn, NUM_LAGSn, NUM_METAn, and NUM_QCNTn values come from
32  * the FPGA configuration registers. They do not change once the FPGA's
33  * have been programmed, they only change on re-programming.
34  */
35
36 /*
37  * Basic Description:
38  *
39  * This driver is used to capture correlation spectra off of the four data
40  * processing FPGAs. The FPGAs are often reprogrammed at runtime, therefore
41  * this driver supports dynamic enable/disable of capture while the device
42  * remains open.
43  *
44  * The nominal capture rate is 64Hz (every 15.625ms). To facilitate this fast
45  * capture rate, all buffers are pre-allocated to avoid any potentially long
46  * running memory allocations while capturing.
47  *
48  * There are two lists and one pointer which are used to keep track of the
49  * different states of data buffers.
50  *
51  * 1) free list
52  * This list holds all empty data buffers which are ready to receive data.
53  *
54  * 2) inflight pointer
55  * This pointer holds the currently inflight data buffer. This buffer is having
56  * data copied into it by the DMA engine.
57  *
58  * 3) used list
59  * This list holds data buffers which have been filled, and are waiting to be
60  * read by userspace.
61  *
62  * All buffers start life on the free list, then move successively to the
63  * inflight pointer, and then to the used list. After they have been read by
64  * userspace, they are moved back to the free list. The cycle repeats as long
65  * as necessary.
66  *
67  * It should be noted that all buffers are mapped and ready for DMA when they
68  * are on any of the three lists. They are only unmapped when they are in the
69  * process of being read by userspace.
70  */
71
72 /*
73  * Notes on the IRQ masking scheme:
74  *
75  * The IRQ masking scheme here is different than most other hardware. The only
76  * way for the DATA-FPGAs to detect if the kernel has taken too long to copy
77  * the data is if the status registers are not cleared before the next
78  * correlation data dump is ready.
79  *
80  * The interrupt line is connected to the status registers, such that when they
81  * are cleared, the interrupt is de-asserted. Therein lies our problem. We need
82  * to schedule a long-running DMA operation and return from the interrupt
83  * handler quickly, but we cannot clear the status registers.
84  *
85  * To handle this, the system controller FPGA has the capability to connect the
86  * interrupt line to a user-controlled GPIO pin. This pin is driven high
87  * (unasserted) and left that way. To mask the interrupt, we change the
88  * interrupt source to the GPIO pin. Tada, we hid the interrupt. :)
89  */
90
91 #include <linux/of_platform.h>
92 #include <linux/dma-mapping.h>
93 #include <linux/miscdevice.h>
94 #include <linux/interrupt.h>
95 #include <linux/dmaengine.h>
96 #include <linux/seq_file.h>
97 #include <linux/highmem.h>
98 #include <linux/debugfs.h>
99 #include <linux/kernel.h>
100 #include <linux/module.h>
101 #include <linux/poll.h>
102 #include <linux/init.h>
103 #include <linux/slab.h>
104 #include <linux/kref.h>
105 #include <linux/io.h>
106
107 #include <media/videobuf-dma-sg.h>
108
109 /* system controller registers */
110 #define SYS_IRQ_SOURCE_CTL      0x24
111 #define SYS_IRQ_OUTPUT_EN       0x28
112 #define SYS_IRQ_OUTPUT_DATA     0x2C
113 #define SYS_IRQ_INPUT_DATA      0x30
114 #define SYS_FPGA_CONFIG_STATUS  0x44
115
116 /* GPIO IRQ line assignment */
117 #define IRQ_CORL_DONE           0x10
118
119 /* FPGA registers */
120 #define MMAP_REG_VERSION        0x00
121 #define MMAP_REG_CORL_CONF1     0x08
122 #define MMAP_REG_CORL_CONF2     0x0C
123 #define MMAP_REG_STATUS         0x48
124
125 #define SYS_FPGA_BLOCK          0xF0000000
126
127 #define DATA_FPGA_START         0x400000
128 #define DATA_FPGA_SIZE          0x80000
129
130 static const char drv_name[] = "carma-fpga";
131
132 #define NUM_FPGA        4
133
134 #define MIN_DATA_BUFS   8
135 #define MAX_DATA_BUFS   64
136
137 struct fpga_info {
138         unsigned int num_lag_ram;
139         unsigned int blk_size;
140 };
141
142 struct data_buf {
143         struct list_head entry;
144         struct videobuf_dmabuf vb;
145         size_t size;
146 };
147
148 struct fpga_device {
149         /* character device */
150         struct miscdevice miscdev;
151         struct device *dev;
152         struct mutex mutex;
153
154         /* reference count */
155         struct kref ref;
156
157         /* FPGA registers and information */
158         struct fpga_info info[NUM_FPGA];
159         void __iomem *regs;
160         int irq;
161
162         /* FPGA Physical Address/Size Information */
163         resource_size_t phys_addr;
164         size_t phys_size;
165
166         /* DMA structures */
167         struct sg_table corl_table;
168         unsigned int corl_nents;
169         struct dma_chan *chan;
170
171         /* Protection for all members below */
172         spinlock_t lock;
173
174         /* Device enable/disable flag */
175         bool enabled;
176
177         /* Correlation data buffers */
178         wait_queue_head_t wait;
179         struct list_head free;
180         struct list_head used;
181         struct data_buf *inflight;
182
183         /* Information about data buffers */
184         unsigned int num_dropped;
185         unsigned int num_buffers;
186         size_t bufsize;
187         struct dentry *dbg_entry;
188 };
189
190 struct fpga_reader {
191         struct fpga_device *priv;
192         struct data_buf *buf;
193         off_t buf_start;
194 };
195
196 static void fpga_device_release(struct kref *ref)
197 {
198         struct fpga_device *priv = container_of(ref, struct fpga_device, ref);
199
200         /* the last reader has exited, cleanup the last bits */
201         mutex_destroy(&priv->mutex);
202         kfree(priv);
203 }
204
205 /*
206  * Data Buffer Allocation Helpers
207  */
208
209 /**
210  * data_free_buffer() - free a single data buffer and all allocated memory
211  * @buf: the buffer to free
212  *
213  * This will free all of the pages allocated to the given data buffer, and
214  * then free the structure itself
215  */
216 static void data_free_buffer(struct data_buf *buf)
217 {
218         /* It is ok to free a NULL buffer */
219         if (!buf)
220                 return;
221
222         /* free all memory */
223         videobuf_dma_free(&buf->vb);
224         kfree(buf);
225 }
226
227 /**
228  * data_alloc_buffer() - allocate and fill a data buffer with pages
229  * @bytes: the number of bytes required
230  *
231  * This allocates all space needed for a data buffer. It must be mapped before
232  * use in a DMA transaction using videobuf_dma_map().
233  *
234  * Returns NULL on failure
235  */
236 static struct data_buf *data_alloc_buffer(const size_t bytes)
237 {
238         unsigned int nr_pages;
239         struct data_buf *buf;
240         int ret;
241
242         /* calculate the number of pages necessary */
243         nr_pages = DIV_ROUND_UP(bytes, PAGE_SIZE);
244
245         /* allocate the buffer structure */
246         buf = kzalloc(sizeof(*buf), GFP_KERNEL);
247         if (!buf)
248                 goto out_return;
249
250         /* initialize internal fields */
251         INIT_LIST_HEAD(&buf->entry);
252         buf->size = bytes;
253
254         /* allocate the videobuf */
255         videobuf_dma_init(&buf->vb);
256         ret = videobuf_dma_init_kernel(&buf->vb, DMA_FROM_DEVICE, nr_pages);
257         if (ret)
258                 goto out_free_buf;
259
260         return buf;
261
262 out_free_buf:
263         kfree(buf);
264 out_return:
265         return NULL;
266 }
267
268 /**
269  * data_free_buffers() - free all allocated buffers
270  * @priv: the driver's private data structure
271  *
272  * Free all buffers allocated by the driver (except those currently in the
273  * process of being read by userspace).
274  *
275  * LOCKING: must hold dev->mutex
276  * CONTEXT: user
277  */
278 static void data_free_buffers(struct fpga_device *priv)
279 {
280         struct data_buf *buf, *tmp;
281
282         /* the device should be stopped, no DMA in progress */
283         BUG_ON(priv->inflight != NULL);
284
285         list_for_each_entry_safe(buf, tmp, &priv->free, entry) {
286                 list_del_init(&buf->entry);
287                 videobuf_dma_unmap(priv->dev, &buf->vb);
288                 data_free_buffer(buf);
289         }
290
291         list_for_each_entry_safe(buf, tmp, &priv->used, entry) {
292                 list_del_init(&buf->entry);
293                 videobuf_dma_unmap(priv->dev, &buf->vb);
294                 data_free_buffer(buf);
295         }
296
297         priv->num_buffers = 0;
298         priv->bufsize = 0;
299 }
300
301 /**
302  * data_alloc_buffers() - allocate 1 seconds worth of data buffers
303  * @priv: the driver's private data structure
304  *
305  * Allocate enough buffers for a whole second worth of data
306  *
307  * This routine will attempt to degrade nicely by succeeding even if a full
308  * second worth of data buffers could not be allocated, as long as a minimum
309  * number were allocated. In this case, it will print a message to the kernel
310  * log.
311  *
312  * The device must not be modifying any lists when this is called.
313  *
314  * CONTEXT: user
315  * LOCKING: must hold dev->mutex
316  *
317  * Returns 0 on success, -ERRNO otherwise
318  */
319 static int data_alloc_buffers(struct fpga_device *priv)
320 {
321         struct data_buf *buf;
322         int i, ret;
323
324         for (i = 0; i < MAX_DATA_BUFS; i++) {
325
326                 /* allocate a buffer */
327                 buf = data_alloc_buffer(priv->bufsize);
328                 if (!buf)
329                         break;
330
331                 /* map it for DMA */
332                 ret = videobuf_dma_map(priv->dev, &buf->vb);
333                 if (ret) {
334                         data_free_buffer(buf);
335                         break;
336                 }
337
338                 /* add it to the list of free buffers */
339                 list_add_tail(&buf->entry, &priv->free);
340                 priv->num_buffers++;
341         }
342
343         /* Make sure we allocated the minimum required number of buffers */
344         if (priv->num_buffers < MIN_DATA_BUFS) {
345                 dev_err(priv->dev, "Unable to allocate enough data buffers\n");
346                 data_free_buffers(priv);
347                 return -ENOMEM;
348         }
349
350         /* Warn if we are running in a degraded state, but do not fail */
351         if (priv->num_buffers < MAX_DATA_BUFS) {
352                 dev_warn(priv->dev,
353                          "Unable to allocate %d buffers, using %d buffers instead\n",
354                          MAX_DATA_BUFS, i);
355         }
356
357         return 0;
358 }
359
360 /*
361  * DMA Operations Helpers
362  */
363
364 /**
365  * fpga_start_addr() - get the physical address a DATA-FPGA
366  * @priv: the driver's private data structure
367  * @fpga: the DATA-FPGA number (zero based)
368  */
369 static dma_addr_t fpga_start_addr(struct fpga_device *priv, unsigned int fpga)
370 {
371         return priv->phys_addr + 0x400000 + (0x80000 * fpga);
372 }
373
374 /**
375  * fpga_block_addr() - get the physical address of a correlation data block
376  * @priv: the driver's private data structure
377  * @fpga: the DATA-FPGA number (zero based)
378  * @blknum: the correlation block number (zero based)
379  */
380 static dma_addr_t fpga_block_addr(struct fpga_device *priv, unsigned int fpga,
381                                   unsigned int blknum)
382 {
383         return fpga_start_addr(priv, fpga) + (0x10000 * (1 + blknum));
384 }
385
386 #define REG_BLOCK_SIZE  (32 * 4)
387
388 /**
389  * data_setup_corl_table() - create the scatterlist for correlation dumps
390  * @priv: the driver's private data structure
391  *
392  * Create the scatterlist for transferring a correlation dump from the
393  * DATA FPGAs. This structure will be reused for each buffer than needs
394  * to be filled with correlation data.
395  *
396  * Returns 0 on success, -ERRNO otherwise
397  */
398 static int data_setup_corl_table(struct fpga_device *priv)
399 {
400         struct sg_table *table = &priv->corl_table;
401         struct scatterlist *sg;
402         struct fpga_info *info;
403         int i, j, ret;
404
405         /* Calculate the number of entries needed */
406         priv->corl_nents = (1 + NUM_FPGA) * REG_BLOCK_SIZE;
407         for (i = 0; i < NUM_FPGA; i++)
408                 priv->corl_nents += priv->info[i].num_lag_ram;
409
410         /* Allocate the scatterlist table */
411         ret = sg_alloc_table(table, priv->corl_nents, GFP_KERNEL);
412         if (ret) {
413                 dev_err(priv->dev, "unable to allocate DMA table\n");
414                 return ret;
415         }
416
417         /* Add the DATA FPGA registers to the scatterlist */
418         sg = table->sgl;
419         for (i = 0; i < NUM_FPGA; i++) {
420                 sg_dma_address(sg) = fpga_start_addr(priv, i);
421                 sg_dma_len(sg) = REG_BLOCK_SIZE;
422                 sg = sg_next(sg);
423         }
424
425         /* Add the SYS-FPGA registers to the scatterlist */
426         sg_dma_address(sg) = SYS_FPGA_BLOCK;
427         sg_dma_len(sg) = REG_BLOCK_SIZE;
428         sg = sg_next(sg);
429
430         /* Add the FPGA correlation data blocks to the scatterlist */
431         for (i = 0; i < NUM_FPGA; i++) {
432                 info = &priv->info[i];
433                 for (j = 0; j < info->num_lag_ram; j++) {
434                         sg_dma_address(sg) = fpga_block_addr(priv, i, j);
435                         sg_dma_len(sg) = info->blk_size;
436                         sg = sg_next(sg);
437                 }
438         }
439
440         /*
441          * All physical addresses and lengths are present in the structure
442          * now. It can be reused for every FPGA DATA interrupt
443          */
444         return 0;
445 }
446
447 /*
448  * FPGA Register Access Helpers
449  */
450
451 static void fpga_write_reg(struct fpga_device *priv, unsigned int fpga,
452                            unsigned int reg, u32 val)
453 {
454         const int fpga_start = DATA_FPGA_START + (fpga * DATA_FPGA_SIZE);
455         iowrite32be(val, priv->regs + fpga_start + reg);
456 }
457
458 static u32 fpga_read_reg(struct fpga_device *priv, unsigned int fpga,
459                          unsigned int reg)
460 {
461         const int fpga_start = DATA_FPGA_START + (fpga * DATA_FPGA_SIZE);
462         return ioread32be(priv->regs + fpga_start + reg);
463 }
464
465 /**
466  * data_calculate_bufsize() - calculate the data buffer size required
467  * @priv: the driver's private data structure
468  *
469  * Calculate the total buffer size needed to hold a single block
470  * of correlation data
471  *
472  * CONTEXT: user
473  *
474  * Returns 0 on success, -ERRNO otherwise
475  */
476 static int data_calculate_bufsize(struct fpga_device *priv)
477 {
478         u32 num_corl, num_lags, num_meta, num_qcnt, num_pack;
479         u32 conf1, conf2, version;
480         u32 num_lag_ram, blk_size;
481         int i;
482
483         /* Each buffer starts with the 5 FPGA register areas */
484         priv->bufsize = (1 + NUM_FPGA) * REG_BLOCK_SIZE;
485
486         /* Read and store the configuration data for each FPGA */
487         for (i = 0; i < NUM_FPGA; i++) {
488                 version = fpga_read_reg(priv, i, MMAP_REG_VERSION);
489                 conf1 = fpga_read_reg(priv, i, MMAP_REG_CORL_CONF1);
490                 conf2 = fpga_read_reg(priv, i, MMAP_REG_CORL_CONF2);
491
492                 /* minor version 2 and later */
493                 if ((version & 0x000000FF) >= 2) {
494                         num_corl = (conf1 & 0x000000F0) >> 4;
495                         num_pack = (conf1 & 0x00000F00) >> 8;
496                         num_lags = (conf1 & 0x00FFF000) >> 12;
497                         num_meta = (conf1 & 0x7F000000) >> 24;
498                         num_qcnt = (conf2 & 0x00000FFF) >> 0;
499                 } else {
500                         num_corl = (conf1 & 0x000000F0) >> 4;
501                         num_pack = 1; /* implied */
502                         num_lags = (conf1 & 0x000FFF00) >> 8;
503                         num_meta = (conf1 & 0x7FF00000) >> 20;
504                         num_qcnt = (conf2 & 0x00000FFF) >> 0;
505                 }
506
507                 num_lag_ram = (num_corl + num_pack - 1) / num_pack;
508                 blk_size = ((num_pack * num_lags) + num_meta + num_qcnt) * 8;
509
510                 priv->info[i].num_lag_ram = num_lag_ram;
511                 priv->info[i].blk_size = blk_size;
512                 priv->bufsize += num_lag_ram * blk_size;
513
514                 dev_dbg(priv->dev, "FPGA %d NUM_CORL: %d\n", i, num_corl);
515                 dev_dbg(priv->dev, "FPGA %d NUM_PACK: %d\n", i, num_pack);
516                 dev_dbg(priv->dev, "FPGA %d NUM_LAGS: %d\n", i, num_lags);
517                 dev_dbg(priv->dev, "FPGA %d NUM_META: %d\n", i, num_meta);
518                 dev_dbg(priv->dev, "FPGA %d NUM_QCNT: %d\n", i, num_qcnt);
519                 dev_dbg(priv->dev, "FPGA %d BLK_SIZE: %d\n", i, blk_size);
520         }
521
522         dev_dbg(priv->dev, "TOTAL BUFFER SIZE: %zu bytes\n", priv->bufsize);
523         return 0;
524 }
525
526 /*
527  * Interrupt Handling
528  */
529
530 /**
531  * data_disable_interrupts() - stop the device from generating interrupts
532  * @priv: the driver's private data structure
533  *
534  * Hide interrupts by switching to GPIO interrupt source
535  *
536  * LOCKING: must hold dev->lock
537  */
538 static void data_disable_interrupts(struct fpga_device *priv)
539 {
540         /* hide the interrupt by switching the IRQ driver to GPIO */
541         iowrite32be(0x2F, priv->regs + SYS_IRQ_SOURCE_CTL);
542 }
543
544 /**
545  * data_enable_interrupts() - allow the device to generate interrupts
546  * @priv: the driver's private data structure
547  *
548  * Unhide interrupts by switching to the FPGA interrupt source. At the
549  * same time, clear the DATA-FPGA status registers.
550  *
551  * LOCKING: must hold dev->lock
552  */
553 static void data_enable_interrupts(struct fpga_device *priv)
554 {
555         /* clear the actual FPGA corl_done interrupt */
556         fpga_write_reg(priv, 0, MMAP_REG_STATUS, 0x0);
557         fpga_write_reg(priv, 1, MMAP_REG_STATUS, 0x0);
558         fpga_write_reg(priv, 2, MMAP_REG_STATUS, 0x0);
559         fpga_write_reg(priv, 3, MMAP_REG_STATUS, 0x0);
560
561         /* flush the writes */
562         fpga_read_reg(priv, 0, MMAP_REG_STATUS);
563
564         /* switch back to the external interrupt source */
565         iowrite32be(0x3F, priv->regs + SYS_IRQ_SOURCE_CTL);
566 }
567
568 /**
569  * data_dma_cb() - DMAEngine callback for DMA completion
570  * @data: the driver's private data structure
571  *
572  * Complete a DMA transfer from the DATA-FPGA's
573  *
574  * This is called via the DMA callback mechanism, and will handle moving the
575  * completed DMA transaction to the used list, and then wake any processes
576  * waiting for new data
577  *
578  * CONTEXT: any, softirq expected
579  */
580 static void data_dma_cb(void *data)
581 {
582         struct fpga_device *priv = data;
583         unsigned long flags;
584
585         spin_lock_irqsave(&priv->lock, flags);
586
587         /* If there is no inflight buffer, we've got a bug */
588         BUG_ON(priv->inflight == NULL);
589
590         /* Move the inflight buffer onto the used list */
591         list_move_tail(&priv->inflight->entry, &priv->used);
592         priv->inflight = NULL;
593
594         /* clear the FPGA status and re-enable interrupts */
595         data_enable_interrupts(priv);
596
597         spin_unlock_irqrestore(&priv->lock, flags);
598
599         /*
600          * We've changed both the inflight and used lists, so we need
601          * to wake up any processes that are blocking for those events
602          */
603         wake_up(&priv->wait);
604 }
605
606 /**
607  * data_submit_dma() - prepare and submit the required DMA to fill a buffer
608  * @priv: the driver's private data structure
609  * @buf: the data buffer
610  *
611  * Prepare and submit the necessary DMA transactions to fill a correlation
612  * data buffer.
613  *
614  * LOCKING: must hold dev->lock
615  * CONTEXT: hardirq only
616  *
617  * Returns 0 on success, -ERRNO otherwise
618  */
619 static int data_submit_dma(struct fpga_device *priv, struct data_buf *buf)
620 {
621         struct scatterlist *dst_sg, *src_sg;
622         unsigned int dst_nents, src_nents;
623         struct dma_chan *chan = priv->chan;
624         struct dma_async_tx_descriptor *tx;
625         dma_cookie_t cookie;
626         dma_addr_t dst, src;
627
628         dst_sg = buf->vb.sglist;
629         dst_nents = buf->vb.sglen;
630
631         src_sg = priv->corl_table.sgl;
632         src_nents = priv->corl_nents;
633
634         /*
635          * All buffers passed to this function should be ready and mapped
636          * for DMA already. Therefore, we don't need to do anything except
637          * submit it to the Freescale DMA Engine for processing
638          */
639
640         /* setup the scatterlist to scatterlist transfer */
641         tx = chan->device->device_prep_dma_sg(chan,
642                                               dst_sg, dst_nents,
643                                               src_sg, src_nents,
644                                               0);
645         if (!tx) {
646                 dev_err(priv->dev, "unable to prep scatterlist DMA\n");
647                 return -ENOMEM;
648         }
649
650         /* submit the transaction to the DMA controller */
651         cookie = tx->tx_submit(tx);
652         if (dma_submit_error(cookie)) {
653                 dev_err(priv->dev, "unable to submit scatterlist DMA\n");
654                 return -ENOMEM;
655         }
656
657         /* Prepare the re-read of the SYS-FPGA block */
658         dst = sg_dma_address(dst_sg) + (NUM_FPGA * REG_BLOCK_SIZE);
659         src = SYS_FPGA_BLOCK;
660         tx = chan->device->device_prep_dma_memcpy(chan, dst, src,
661                                                   REG_BLOCK_SIZE,
662                                                   DMA_PREP_INTERRUPT);
663         if (!tx) {
664                 dev_err(priv->dev, "unable to prep SYS-FPGA DMA\n");
665                 return -ENOMEM;
666         }
667
668         /* Setup the callback */
669         tx->callback = data_dma_cb;
670         tx->callback_param = priv;
671
672         /* submit the transaction to the DMA controller */
673         cookie = tx->tx_submit(tx);
674         if (dma_submit_error(cookie)) {
675                 dev_err(priv->dev, "unable to submit SYS-FPGA DMA\n");
676                 return -ENOMEM;
677         }
678
679         return 0;
680 }
681
682 #define CORL_DONE       0x1
683 #define CORL_ERR        0x2
684
685 static irqreturn_t data_irq(int irq, void *dev_id)
686 {
687         struct fpga_device *priv = dev_id;
688         bool submitted = false;
689         struct data_buf *buf;
690         u32 status;
691         int i;
692
693         /* detect spurious interrupts via FPGA status */
694         for (i = 0; i < 4; i++) {
695                 status = fpga_read_reg(priv, i, MMAP_REG_STATUS);
696                 if (!(status & (CORL_DONE | CORL_ERR))) {
697                         dev_err(priv->dev, "spurious irq detected (FPGA)\n");
698                         return IRQ_NONE;
699                 }
700         }
701
702         /* detect spurious interrupts via raw IRQ pin readback */
703         status = ioread32be(priv->regs + SYS_IRQ_INPUT_DATA);
704         if (status & IRQ_CORL_DONE) {
705                 dev_err(priv->dev, "spurious irq detected (IRQ)\n");
706                 return IRQ_NONE;
707         }
708
709         spin_lock(&priv->lock);
710
711         /* hide the interrupt by switching the IRQ driver to GPIO */
712         data_disable_interrupts(priv);
713
714         /* If there are no free buffers, drop this data */
715         if (list_empty(&priv->free)) {
716                 priv->num_dropped++;
717                 goto out;
718         }
719
720         buf = list_first_entry(&priv->free, struct data_buf, entry);
721         list_del_init(&buf->entry);
722         BUG_ON(buf->size != priv->bufsize);
723
724         /* Submit a DMA transfer to get the correlation data */
725         if (data_submit_dma(priv, buf)) {
726                 dev_err(priv->dev, "Unable to setup DMA transfer\n");
727                 list_move_tail(&buf->entry, &priv->free);
728                 goto out;
729         }
730
731         /* Save the buffer for the DMA callback */
732         priv->inflight = buf;
733         submitted = true;
734
735         /* Start the DMA Engine */
736         dma_async_memcpy_issue_pending(priv->chan);
737
738 out:
739         /* If no DMA was submitted, re-enable interrupts */
740         if (!submitted)
741                 data_enable_interrupts(priv);
742
743         spin_unlock(&priv->lock);
744         return IRQ_HANDLED;
745 }
746
747 /*
748  * Realtime Device Enable Helpers
749  */
750
751 /**
752  * data_device_enable() - enable the device for buffered dumping
753  * @priv: the driver's private data structure
754  *
755  * Enable the device for buffered dumping. Allocates buffers and hooks up
756  * the interrupt handler. When this finishes, data will come pouring in.
757  *
758  * LOCKING: must hold dev->mutex
759  * CONTEXT: user context only
760  *
761  * Returns 0 on success, -ERRNO otherwise
762  */
763 static int data_device_enable(struct fpga_device *priv)
764 {
765         u32 val;
766         int ret;
767
768         /* multiple enables are safe: they do nothing */
769         if (priv->enabled)
770                 return 0;
771
772         /* check that the FPGAs are programmed */
773         val = ioread32be(priv->regs + SYS_FPGA_CONFIG_STATUS);
774         if (!(val & (1 << 18))) {
775                 dev_err(priv->dev, "DATA-FPGAs are not enabled\n");
776                 return -ENODATA;
777         }
778
779         /* read the FPGAs to calculate the buffer size */
780         ret = data_calculate_bufsize(priv);
781         if (ret) {
782                 dev_err(priv->dev, "unable to calculate buffer size\n");
783                 goto out_error;
784         }
785
786         /* allocate the correlation data buffers */
787         ret = data_alloc_buffers(priv);
788         if (ret) {
789                 dev_err(priv->dev, "unable to allocate buffers\n");
790                 goto out_error;
791         }
792
793         /* setup the source scatterlist for dumping correlation data */
794         ret = data_setup_corl_table(priv);
795         if (ret) {
796                 dev_err(priv->dev, "unable to setup correlation DMA table\n");
797                 goto out_error;
798         }
799
800         /* hookup the irq handler */
801         ret = request_irq(priv->irq, data_irq, IRQF_SHARED, drv_name, priv);
802         if (ret) {
803                 dev_err(priv->dev, "unable to request IRQ handler\n");
804                 goto out_error;
805         }
806
807         /* switch to the external FPGA IRQ line */
808         data_enable_interrupts(priv);
809
810         /* success, we're enabled */
811         priv->enabled = true;
812         return 0;
813
814 out_error:
815         sg_free_table(&priv->corl_table);
816         priv->corl_nents = 0;
817
818         data_free_buffers(priv);
819         return ret;
820 }
821
822 /**
823  * data_device_disable() - disable the device for buffered dumping
824  * @priv: the driver's private data structure
825  *
826  * Disable the device for buffered dumping. Stops new DMA transactions from
827  * being generated, waits for all outstanding DMA to complete, and then frees
828  * all buffers.
829  *
830  * LOCKING: must hold dev->mutex
831  * CONTEXT: user only
832  *
833  * Returns 0 on success, -ERRNO otherwise
834  */
835 static int data_device_disable(struct fpga_device *priv)
836 {
837         int ret;
838
839         /* allow multiple disable */
840         if (!priv->enabled)
841                 return 0;
842
843         /* switch to the internal GPIO IRQ line */
844         data_disable_interrupts(priv);
845
846         /* unhook the irq handler */
847         free_irq(priv->irq, priv);
848
849         /*
850          * wait for all outstanding DMA to complete
851          *
852          * Device interrupts are disabled, therefore another buffer cannot
853          * be marked inflight.
854          */
855         ret = wait_event_interruptible(priv->wait, priv->inflight == NULL);
856         if (ret)
857                 return ret;
858
859         /* free the correlation table */
860         sg_free_table(&priv->corl_table);
861         priv->corl_nents = 0;
862
863         /*
864          * We are taking the spinlock not to protect priv->enabled, but instead
865          * to make sure that there are no readers in the process of altering
866          * the free or used lists while we are setting this flag.
867          */
868         spin_lock_irq(&priv->lock);
869         priv->enabled = false;
870         spin_unlock_irq(&priv->lock);
871
872         /* free all buffers: the free and used lists are not being changed */
873         data_free_buffers(priv);
874         return 0;
875 }
876
877 /*
878  * DEBUGFS Interface
879  */
880 #ifdef CONFIG_DEBUG_FS
881
882 /*
883  * Count the number of entries in the given list
884  */
885 static unsigned int list_num_entries(struct list_head *list)
886 {
887         struct list_head *entry;
888         unsigned int ret = 0;
889
890         list_for_each(entry, list)
891                 ret++;
892
893         return ret;
894 }
895
896 static int data_debug_show(struct seq_file *f, void *offset)
897 {
898         struct fpga_device *priv = f->private;
899         int ret;
900
901         /*
902          * Lock the mutex first, so that we get an accurate value for enable
903          * Lock the spinlock next, to get accurate list counts
904          */
905         ret = mutex_lock_interruptible(&priv->mutex);
906         if (ret)
907                 return ret;
908
909         spin_lock_irq(&priv->lock);
910
911         seq_printf(f, "enabled: %d\n", priv->enabled);
912         seq_printf(f, "bufsize: %d\n", priv->bufsize);
913         seq_printf(f, "num_buffers: %d\n", priv->num_buffers);
914         seq_printf(f, "num_free: %d\n", list_num_entries(&priv->free));
915         seq_printf(f, "inflight: %d\n", priv->inflight != NULL);
916         seq_printf(f, "num_used: %d\n", list_num_entries(&priv->used));
917         seq_printf(f, "num_dropped: %d\n", priv->num_dropped);
918
919         spin_unlock_irq(&priv->lock);
920         mutex_unlock(&priv->mutex);
921         return 0;
922 }
923
924 static int data_debug_open(struct inode *inode, struct file *file)
925 {
926         return single_open(file, data_debug_show, inode->i_private);
927 }
928
929 static const struct file_operations data_debug_fops = {
930         .owner          = THIS_MODULE,
931         .open           = data_debug_open,
932         .read           = seq_read,
933         .llseek         = seq_lseek,
934         .release        = single_release,
935 };
936
937 static int data_debugfs_init(struct fpga_device *priv)
938 {
939         priv->dbg_entry = debugfs_create_file(drv_name, S_IRUGO, NULL, priv,
940                                               &data_debug_fops);
941         if (IS_ERR(priv->dbg_entry))
942                 return PTR_ERR(priv->dbg_entry);
943
944         return 0;
945 }
946
947 static void data_debugfs_exit(struct fpga_device *priv)
948 {
949         debugfs_remove(priv->dbg_entry);
950 }
951
952 #else
953
954 static inline int data_debugfs_init(struct fpga_device *priv)
955 {
956         return 0;
957 }
958
959 static inline void data_debugfs_exit(struct fpga_device *priv)
960 {
961 }
962
963 #endif  /* CONFIG_DEBUG_FS */
964
965 /*
966  * SYSFS Attributes
967  */
968
969 static ssize_t data_en_show(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
970                             char *buf)
971 {
972         struct fpga_device *priv = dev_get_drvdata(dev);
973         return snprintf(buf, PAGE_SIZE, "%u\n", priv->enabled);
974 }
975
976 static ssize_t data_en_set(struct device *dev, struct device_attribute *attr,
977                            const char *buf, size_t count)
978 {
979         struct fpga_device *priv = dev_get_drvdata(dev);
980         unsigned long enable;
981         int ret;
982
983         ret = strict_strtoul(buf, 0, &enable);
984         if (ret) {
985                 dev_err(priv->dev, "unable to parse enable input\n");
986                 return -EINVAL;
987         }
988
989         ret = mutex_lock_interruptible(&priv->mutex);
990         if (ret)
991                 return ret;
992
993         if (enable)
994                 ret = data_device_enable(priv);
995         else
996                 ret = data_device_disable(priv);
997
998         if (ret) {
999                 dev_err(priv->dev, "device %s failed\n",
1000                         enable ? "enable" : "disable");
1001                 count = ret;
1002                 goto out_unlock;
1003         }
1004
1005 out_unlock:
1006         mutex_unlock(&priv->mutex);
1007         return count;
1008 }
1009
1010 static DEVICE_ATTR(enable, S_IWUSR | S_IRUGO, data_en_show, data_en_set);
1011
1012 static struct attribute *data_sysfs_attrs[] = {
1013         &dev_attr_enable.attr,
1014         NULL,
1015 };
1016
1017 static const struct attribute_group rt_sysfs_attr_group = {
1018         .attrs = data_sysfs_attrs,
1019 };
1020
1021 /*
1022  * FPGA Realtime Data Character Device
1023  */
1024
1025 static int data_open(struct inode *inode, struct file *filp)
1026 {
1027         /*
1028          * The miscdevice layer puts our struct miscdevice into the
1029          * filp->private_data field. We use this to find our private
1030          * data and then overwrite it with our own private structure.
1031          */
1032         struct fpga_device *priv = container_of(filp->private_data,
1033                                                 struct fpga_device, miscdev);
1034         struct fpga_reader *reader;
1035         int ret;
1036
1037         /* allocate private data */
1038         reader = kzalloc(sizeof(*reader), GFP_KERNEL);
1039         if (!reader)
1040                 return -ENOMEM;
1041
1042         reader->priv = priv;
1043         reader->buf = NULL;
1044
1045         filp->private_data = reader;
1046         ret = nonseekable_open(inode, filp);
1047         if (ret) {
1048                 dev_err(priv->dev, "nonseekable-open failed\n");
1049                 kfree(reader);
1050                 return ret;
1051         }
1052
1053         /*
1054          * success, increase the reference count of the private data structure
1055          * so that it doesn't disappear if the device is unbound
1056          */
1057         kref_get(&priv->ref);
1058         return 0;
1059 }
1060
1061 static int data_release(struct inode *inode, struct file *filp)
1062 {
1063         struct fpga_reader *reader = filp->private_data;
1064         struct fpga_device *priv = reader->priv;
1065
1066         /* free the per-reader structure */
1067         data_free_buffer(reader->buf);
1068         kfree(reader);
1069         filp->private_data = NULL;
1070
1071         /* decrement our reference count to the private data */
1072         kref_put(&priv->ref, fpga_device_release);
1073         return 0;
1074 }
1075
1076 static ssize_t data_read(struct file *filp, char __user *ubuf, size_t count,
1077                          loff_t *f_pos)
1078 {
1079         struct fpga_reader *reader = filp->private_data;
1080         struct fpga_device *priv = reader->priv;
1081         struct list_head *used = &priv->used;
1082         struct data_buf *dbuf;
1083         size_t avail;
1084         void *data;
1085         int ret;
1086
1087         /* check if we already have a partial buffer */
1088         if (reader->buf) {
1089                 dbuf = reader->buf;
1090                 goto have_buffer;
1091         }
1092
1093         spin_lock_irq(&priv->lock);
1094
1095         /* Block until there is at least one buffer on the used list */
1096         while (list_empty(used)) {
1097                 spin_unlock_irq(&priv->lock);
1098
1099                 if (filp->f_flags & O_NONBLOCK)
1100                         return -EAGAIN;
1101
1102                 ret = wait_event_interruptible(priv->wait, !list_empty(used));
1103                 if (ret)
1104                         return ret;
1105
1106                 spin_lock_irq(&priv->lock);
1107         }
1108
1109         /* Grab the first buffer off of the used list */
1110         dbuf = list_first_entry(used, struct data_buf, entry);
1111         list_del_init(&dbuf->entry);
1112
1113         spin_unlock_irq(&priv->lock);
1114
1115         /* Buffers are always mapped: unmap it */
1116         videobuf_dma_unmap(priv->dev, &dbuf->vb);
1117
1118         /* save the buffer for later */
1119         reader->buf = dbuf;
1120         reader->buf_start = 0;
1121
1122 have_buffer:
1123         /* Get the number of bytes available */
1124         avail = dbuf->size - reader->buf_start;
1125         data = dbuf->vb.vaddr + reader->buf_start;
1126
1127         /* Get the number of bytes we can transfer */
1128         count = min(count, avail);
1129
1130         /* Copy the data to the userspace buffer */
1131         if (copy_to_user(ubuf, data, count))
1132                 return -EFAULT;
1133
1134         /* Update the amount of available space */
1135         avail -= count;
1136
1137         /*
1138          * If there is still some data available, save the buffer for the
1139          * next userspace call to read() and return
1140          */
1141         if (avail > 0) {
1142                 reader->buf_start += count;
1143                 reader->buf = dbuf;
1144                 return count;
1145         }
1146
1147         /*
1148          * Get the buffer ready to be reused for DMA
1149          *
1150          * If it fails, we pretend that the read never happed and return
1151          * -EFAULT to userspace. The read will be retried.
1152          */
1153         ret = videobuf_dma_map(priv->dev, &dbuf->vb);
1154         if (ret) {
1155                 dev_err(priv->dev, "unable to remap buffer for DMA\n");
1156                 return -EFAULT;
1157         }
1158
1159         /* Lock against concurrent enable/disable */
1160         spin_lock_irq(&priv->lock);
1161
1162         /* the reader is finished with this buffer */
1163         reader->buf = NULL;
1164
1165         /*
1166          * One of two things has happened, the device is disabled, or the
1167          * device has been reconfigured underneath us. In either case, we
1168          * should just throw away the buffer.
1169          */
1170         if (!priv->enabled || dbuf->size != priv->bufsize) {
1171                 videobuf_dma_unmap(priv->dev, &dbuf->vb);
1172                 data_free_buffer(dbuf);
1173                 goto out_unlock;
1174         }
1175
1176         /* The buffer is safe to reuse, so add it back to the free list */
1177         list_add_tail(&dbuf->entry, &priv->free);
1178
1179 out_unlock:
1180         spin_unlock_irq(&priv->lock);
1181         return count;
1182 }
1183
1184 static unsigned int data_poll(struct file *filp, struct poll_table_struct *tbl)
1185 {
1186         struct fpga_reader *reader = filp->private_data;
1187         struct fpga_device *priv = reader->priv;
1188         unsigned int mask = 0;
1189
1190         poll_wait(filp, &priv->wait, tbl);
1191
1192         if (!list_empty(&priv->used))
1193                 mask |= POLLIN | POLLRDNORM;
1194
1195         return mask;
1196 }
1197
1198 static int data_mmap(struct file *filp, struct vm_area_struct *vma)
1199 {
1200         struct fpga_reader *reader = filp->private_data;
1201         struct fpga_device *priv = reader->priv;
1202         unsigned long offset, vsize, psize, addr;
1203
1204         /* VMA properties */
1205         offset = vma->vm_pgoff << PAGE_SHIFT;
1206         vsize = vma->vm_end - vma->vm_start;
1207         psize = priv->phys_size - offset;
1208         addr = (priv->phys_addr + offset) >> PAGE_SHIFT;
1209
1210         /* Check against the FPGA region's physical memory size */
1211         if (vsize > psize) {
1212                 dev_err(priv->dev, "requested mmap mapping too large\n");
1213                 return -EINVAL;
1214         }
1215
1216         /* IO memory (stop cacheing) */
1217         vma->vm_flags |= VM_IO | VM_RESERVED;
1218         vma->vm_page_prot = pgprot_noncached(vma->vm_page_prot);
1219
1220         return io_remap_pfn_range(vma, vma->vm_start, addr, vsize,
1221                                   vma->vm_page_prot);
1222 }
1223
1224 static const struct file_operations data_fops = {
1225         .owner          = THIS_MODULE,
1226         .open           = data_open,
1227         .release        = data_release,
1228         .read           = data_read,
1229         .poll           = data_poll,
1230         .mmap           = data_mmap,
1231         .llseek         = no_llseek,
1232 };
1233
1234 /*
1235  * OpenFirmware Device Subsystem
1236  */
1237
1238 static bool dma_filter(struct dma_chan *chan, void *data)
1239 {
1240         /*
1241          * DMA Channel #0 is used for the FPGA Programmer, so ignore it
1242          *
1243          * This probably won't survive an unload/load cycle of the Freescale
1244          * DMAEngine driver, but that won't be a problem
1245          */
1246         if (chan->chan_id == 0 && chan->device->dev_id == 0)
1247                 return false;
1248
1249         return true;
1250 }
1251
1252 static int data_of_probe(struct platform_device *op)
1253 {
1254         struct device_node *of_node = op->dev.of_node;
1255         struct device *this_device;
1256         struct fpga_device *priv;
1257         struct resource res;
1258         dma_cap_mask_t mask;
1259         int ret;
1260
1261         /* Allocate private data */
1262         priv = kzalloc(sizeof(*priv), GFP_KERNEL);
1263         if (!priv) {
1264                 dev_err(&op->dev, "Unable to allocate device private data\n");
1265                 ret = -ENOMEM;
1266                 goto out_return;
1267         }
1268
1269         dev_set_drvdata(&op->dev, priv);
1270         priv->dev = &op->dev;
1271         kref_init(&priv->ref);
1272         mutex_init(&priv->mutex);
1273
1274         dev_set_drvdata(priv->dev, priv);
1275         spin_lock_init(&priv->lock);
1276         INIT_LIST_HEAD(&priv->free);
1277         INIT_LIST_HEAD(&priv->used);
1278         init_waitqueue_head(&priv->wait);
1279
1280         /* Setup the misc device */
1281         priv->miscdev.minor = MISC_DYNAMIC_MINOR;
1282         priv->miscdev.name = drv_name;
1283         priv->miscdev.fops = &data_fops;
1284
1285         /* Get the physical address of the FPGA registers */
1286         ret = of_address_to_resource(of_node, 0, &res);
1287         if (ret) {
1288                 dev_err(&op->dev, "Unable to find FPGA physical address\n");
1289                 ret = -ENODEV;
1290                 goto out_free_priv;
1291         }
1292
1293         priv->phys_addr = res.start;
1294         priv->phys_size = resource_size(&res);
1295
1296         /* ioremap the registers for use */
1297         priv->regs = of_iomap(of_node, 0);
1298         if (!priv->regs) {
1299                 dev_err(&op->dev, "Unable to ioremap registers\n");
1300                 ret = -ENOMEM;
1301                 goto out_free_priv;
1302         }
1303
1304         dma_cap_zero(mask);
1305         dma_cap_set(DMA_MEMCPY, mask);
1306         dma_cap_set(DMA_INTERRUPT, mask);
1307         dma_cap_set(DMA_SLAVE, mask);
1308         dma_cap_set(DMA_SG, mask);
1309
1310         /* Request a DMA channel */
1311         priv->chan = dma_request_channel(mask, dma_filter, NULL);
1312         if (!priv->chan) {
1313                 dev_err(&op->dev, "Unable to request DMA channel\n");
1314                 ret = -ENODEV;
1315                 goto out_unmap_regs;
1316         }
1317
1318         /* Find the correct IRQ number */
1319         priv->irq = irq_of_parse_and_map(of_node, 0);
1320         if (priv->irq == NO_IRQ) {
1321                 dev_err(&op->dev, "Unable to find IRQ line\n");
1322                 ret = -ENODEV;
1323                 goto out_release_dma;
1324         }
1325
1326         /* Drive the GPIO for FPGA IRQ high (no interrupt) */
1327         iowrite32be(IRQ_CORL_DONE, priv->regs + SYS_IRQ_OUTPUT_DATA);
1328
1329         /* Register the miscdevice */
1330         ret = misc_register(&priv->miscdev);
1331         if (ret) {
1332                 dev_err(&op->dev, "Unable to register miscdevice\n");
1333                 goto out_irq_dispose_mapping;
1334         }
1335
1336         /* Create the debugfs files */
1337         ret = data_debugfs_init(priv);
1338         if (ret) {
1339                 dev_err(&op->dev, "Unable to create debugfs files\n");
1340                 goto out_misc_deregister;
1341         }
1342
1343         /* Create the sysfs files */
1344         this_device = priv->miscdev.this_device;
1345         dev_set_drvdata(this_device, priv);
1346         ret = sysfs_create_group(&this_device->kobj, &rt_sysfs_attr_group);
1347         if (ret) {
1348                 dev_err(&op->dev, "Unable to create sysfs files\n");
1349                 goto out_data_debugfs_exit;
1350         }
1351
1352         dev_info(&op->dev, "CARMA FPGA Realtime Data Driver Loaded\n");
1353         return 0;
1354
1355 out_data_debugfs_exit:
1356         data_debugfs_exit(priv);
1357 out_misc_deregister:
1358         misc_deregister(&priv->miscdev);
1359 out_irq_dispose_mapping:
1360         irq_dispose_mapping(priv->irq);
1361 out_release_dma:
1362         dma_release_channel(priv->chan);
1363 out_unmap_regs:
1364         iounmap(priv->regs);
1365 out_free_priv:
1366         kref_put(&priv->ref, fpga_device_release);
1367 out_return:
1368         return ret;
1369 }
1370
1371 static int data_of_remove(struct platform_device *op)
1372 {
1373         struct fpga_device *priv = dev_get_drvdata(&op->dev);
1374         struct device *this_device = priv->miscdev.this_device;
1375
1376         /* remove all sysfs files, now the device cannot be re-enabled */
1377         sysfs_remove_group(&this_device->kobj, &rt_sysfs_attr_group);
1378
1379         /* remove all debugfs files */
1380         data_debugfs_exit(priv);
1381
1382         /* disable the device from generating data */
1383         data_device_disable(priv);
1384
1385         /* remove the character device to stop new readers from appearing */
1386         misc_deregister(&priv->miscdev);
1387
1388         /* cleanup everything not needed by readers */
1389         irq_dispose_mapping(priv->irq);
1390         dma_release_channel(priv->chan);
1391         iounmap(priv->regs);
1392
1393         /* release our reference */
1394         kref_put(&priv->ref, fpga_device_release);
1395         return 0;
1396 }
1397
1398 static struct of_device_id data_of_match[] = {
1399         { .compatible = "carma,carma-fpga", },
1400         {},
1401 };
1402
1403 static struct platform_driver data_of_driver = {
1404         .probe          = data_of_probe,
1405         .remove         = data_of_remove,
1406         .driver         = {
1407                 .name           = drv_name,
1408                 .of_match_table = data_of_match,
1409                 .owner          = THIS_MODULE,
1410         },
1411 };
1412
1413 /*
1414  * Module Init / Exit
1415  */
1416
1417 static int __init data_init(void)
1418 {
1419         return platform_driver_register(&data_of_driver);
1420 }
1421
1422 static void __exit data_exit(void)
1423 {
1424         platform_driver_unregister(&data_of_driver);
1425 }
1426
1427 MODULE_AUTHOR("Ira W. Snyder <iws@ovro.caltech.edu>");
1428 MODULE_DESCRIPTION("CARMA DATA-FPGA Access Driver");
1429 MODULE_LICENSE("GPL");
1430
1431 module_init(data_init);
1432 module_exit(data_exit);