drivers/mtd/nand/au1550nd.c

   1 /*
   2  *  drivers/mtd/nand/au1550nd.c
   3  *
   4  *  Copyright (C) 2004 Embedded Edge, LLC
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   8  * published by the Free Software Foundation.
   9  *
  10  */
  11
  12 #include <linux/slab.h>
  13 #include <linux/init.h>
  14 #include <linux/module.h>
  15 #include <linux/interrupt.h>
  16 #include <linux/mtd/mtd.h>
  17 #include <linux/mtd/nand.h>
  18 #include <linux/mtd/partitions.h>
  19 #include <asm/io.h>
  20
  21 #include <asm/mach-au1x00/au1xxx.h>
  22 #include <asm/mach-db1x00/bcsr.h>
  23
  24 /*
  25  * MTD structure for NAND controller
  26  */
  27 static struct mtd_info *au1550_mtd = NULL;
  28 static void __iomem *p_nand;
  29 static int nand_width = 1;      /* default x8 */
  30 static void (*au1550_write_byte)(struct mtd_info *, u_char);
  31
  32 /*
  33  * Define partitions for flash device
  34  */
  35 static const struct mtd_partition partition_info[] = {
  36         {
  37          .name = "NAND FS 0",
  38          .offset = 0,
  39          .size = 8 * 1024 * 1024},
  40         {
  41          .name = "NAND FS 1",
  42          .offset = MTDPART_OFS_APPEND,
  43          .size = MTDPART_SIZ_FULL}
  44 };
  45
  46 /**
  47  * au_read_byte -  read one byte from the chip
  48  * @mtd:        MTD device structure
  49  *
  50  *  read function for 8bit buswith
  51  */
  52 static u_char au_read_byte(struct mtd_info *mtd)
  53 {
  54         struct nand_chip *this = mtd->priv;
  55         u_char ret = readb(this->IO_ADDR_R);
  56         au_sync();
  57         return ret;
  58 }
  59
  60 /**
  61  * au_write_byte -  write one byte to the chip
  62  * @mtd:        MTD device structure
  63  * @byte:       pointer to data byte to write
  64  *
  65  *  write function for 8it buswith
  66  */
  67 static void au_write_byte(struct mtd_info *mtd, u_char byte)
  68 {
  69         struct nand_chip *this = mtd->priv;
  70         writeb(byte, this->IO_ADDR_W);
  71         au_sync();
  72 }
  73
  74 /**
  75  * au_read_byte16 -  read one byte endianess aware from the chip
  76  * @mtd:        MTD device structure
  77  *
  78  *  read function for 16bit buswith with
  79  * endianess conversion
  80  */
  81 static u_char au_read_byte16(struct mtd_info *mtd)
  82 {
  83         struct nand_chip *this = mtd->priv;
  84         u_char ret = (u_char) cpu_to_le16(readw(this->IO_ADDR_R));
  85         au_sync();
  86         return ret;
  87 }
  88
  89 /**
  90  * au_write_byte16 -  write one byte endianess aware to the chip
  91  * @mtd:        MTD device structure
  92  * @byte:       pointer to data byte to write
  93  *
  94  *  write function for 16bit buswith with
  95  * endianess conversion
  96  */
  97 static void au_write_byte16(struct mtd_info *mtd, u_char byte)
  98 {
  99         struct nand_chip *this = mtd->priv;
 100         writew(le16_to_cpu((u16) byte), this->IO_ADDR_W);
 101         au_sync();
 102 }
 103
 104 /**
 105  * au_read_word -  read one word from the chip
 106  * @mtd:        MTD device structure
 107  *
 108  *  read function for 16bit buswith without
 109  * endianess conversion
 110  */
 111 static u16 au_read_word(struct mtd_info *mtd)
 112 {
 113         struct nand_chip *this = mtd->priv;
 114         u16 ret = readw(this->IO_ADDR_R);
 115         au_sync();
 116         return ret;
 117 }
 118
 119 /**
 120  * au_write_buf -  write buffer to chip
 121  * @mtd:        MTD device structure
 122  * @buf:        data buffer
 123  * @len:        number of bytes to write
 124  *
 125  *  write function for 8bit buswith
 126  */
 127 static void au_write_buf(struct mtd_info *mtd, const u_char *buf, int len)
 128 {
 129         int i;
 130         struct nand_chip *this = mtd->priv;
 131
 132         for (i = 0; i < len; i++) {
 133                 writeb(buf[i], this->IO_ADDR_W);
 134                 au_sync();
 135         }
 136 }
 137
 138 /**
 139  * au_read_buf -  read chip data into buffer
 140  * @mtd:        MTD device structure
 141  * @buf:        buffer to store date
 142  * @len:        number of bytes to read
 143  *
 144  *  read function for 8bit buswith
 145  */
 146 static void au_read_buf(struct mtd_info *mtd, u_char *buf, int len)
 147 {
 148         int i;
 149         struct nand_chip *this = mtd->priv;
 150
 151         for (i = 0; i < len; i++) {
 152                 buf[i] = readb(this->IO_ADDR_R);
 153                 au_sync();
 154         }
 155 }
 156
 157 /**
 158  * au_verify_buf -  Verify chip data against buffer
 159  * @mtd:        MTD device structure
 160  * @buf:        buffer containing the data to compare
 161  * @len:        number of bytes to compare
 162  *
 163  *  verify function for 8bit buswith
 164  */
 165 static int au_verify_buf(struct mtd_info *mtd, const u_char *buf, int len)
 166 {
 167         int i;
 168         struct nand_chip *this = mtd->priv;
 169
 170         for (i = 0; i < len; i++) {
 171                 if (buf[i] != readb(this->IO_ADDR_R))
 172                         return -EFAULT;
 173                 au_sync();
 174         }
 175
 176         return 0;
 177 }
 178
 179 /**
 180  * au_write_buf16 -  write buffer to chip
 181  * @mtd:        MTD device structure
 182  * @buf:        data buffer
 183  * @len:        number of bytes to write
 184  *
 185  *  write function for 16bit buswith
 186  */
 187 static void au_write_buf16(struct mtd_info *mtd, const u_char *buf, int len)
 188 {
 189         int i;
 190         struct nand_chip *this = mtd->priv;
 191         u16 *p = (u16 *) buf;
 192         len >>= 1;
 193
 194         for (i = 0; i < len; i++) {
 195                 writew(p[i], this->IO_ADDR_W);
 196                 au_sync();
 197         }
 198
 199 }
 200
 201 /**
 202  * au_read_buf16 -  read chip data into buffer
 203  * @mtd:        MTD device structure
 204  * @buf:        buffer to store date
 205  * @len:        number of bytes to read
 206  *
 207  *  read function for 16bit buswith
 208  */
 209 static void au_read_buf16(struct mtd_info *mtd, u_char *buf, int len)
 210 {
 211         int i;
 212         struct nand_chip *this = mtd->priv;
 213         u16 *p = (u16 *) buf;
 214         len >>= 1;
 215
 216         for (i = 0; i < len; i++) {
 217                 p[i] = readw(this->IO_ADDR_R);
 218                 au_sync();
 219         }
 220 }
 221
 222 /**
 223  * au_verify_buf16 -  Verify chip data against buffer
 224  * @mtd:        MTD device structure
 225  * @buf:        buffer containing the data to compare
 226  * @len:        number of bytes to compare
 227  *
 228  *  verify function for 16bit buswith
 229  */
 230 static int au_verify_buf16(struct mtd_info *mtd, const u_char *buf, int len)
 231 {
 232         int i;
 233         struct nand_chip *this = mtd->priv;
 234         u16 *p = (u16 *) buf;
 235         len >>= 1;
 236
 237         for (i = 0; i < len; i++) {
 238                 if (p[i] != readw(this->IO_ADDR_R))
 239                         return -EFAULT;
 240                 au_sync();
 241         }
 242         return 0;
 243 }
 244
 245 /* Select the chip by setting nCE to low */
 246 #define NAND_CTL_SETNCE         1
 247 /* Deselect the chip by setting nCE to high */
 248 #define NAND_CTL_CLRNCE         2
 249 /* Select the command latch by setting CLE to high */
 250 #define NAND_CTL_SETCLE         3
 251 /* Deselect the command latch by setting CLE to low */
 252 #define NAND_CTL_CLRCLE         4
 253 /* Select the address latch by setting ALE to high */
 254 #define NAND_CTL_SETALE         5
 255 /* Deselect the address latch by setting ALE to low */
 256 #define NAND_CTL_CLRALE         6
 257
 258 static void au1550_hwcontrol(struct mtd_info *mtd, int cmd)
 259 {
 260         register struct nand_chip *this = mtd->priv;
 261
 262         switch (cmd) {
 263
 264         case NAND_CTL_SETCLE:
 265                 this->IO_ADDR_W = p_nand + MEM_STNAND_CMD;
 266                 break;
 267
 268         case NAND_CTL_CLRCLE:
 269                 this->IO_ADDR_W = p_nand + MEM_STNAND_DATA;
 270                 break;
 271
 272         case NAND_CTL_SETALE:
 273                 this->IO_ADDR_W = p_nand + MEM_STNAND_ADDR;
 274                 break;
 275
 276         case NAND_CTL_CLRALE:
 277                 this->IO_ADDR_W = p_nand + MEM_STNAND_DATA;
 278                 /* FIXME: Nobody knows why this is necessary,
 279                  * but it works only that way */
 280                 udelay(1);
 281                 break;
 282
 283         case NAND_CTL_SETNCE:
 284                 /* assert (force assert) chip enable */
 285                 au_writel((1 << (4 + NAND_CS)), MEM_STNDCTL);
 286                 break;
 287
 288         case NAND_CTL_CLRNCE:
 289                 /* deassert chip enable */
 290                 au_writel(0, MEM_STNDCTL);
 291                 break;
 292         }
 293
 294         this->IO_ADDR_R = this->IO_ADDR_W;
 295
 296         /* Drain the writebuffer */
 297         au_sync();
 298 }
 299
 300 int au1550_device_ready(struct mtd_info *mtd)
 301 {
 302         int ret = (au_readl(MEM_STSTAT) & 0x1) ? 1 : 0;
 303         au_sync();
 304         return ret;
 305 }
 306
 307 /**
 308  * au1550_select_chip - control -CE line
 309  *      Forbid driving -CE manually permitting the NAND controller to do this.
 310  *      Keeping -CE asserted during the whole sector reads interferes with the
 311  *      NOR flash and PCMCIA drivers as it causes contention on the static bus.
 312  *      We only have to hold -CE low for the NAND read commands since the flash
 313  *      chip needs it to be asserted during chip not ready time but the NAND
 314  *      controller keeps it released.
 315  *
 316  * @mtd:        MTD device structure
 317  * @chip:       chipnumber to select, -1 for deselect
 318  */
 319 static void au1550_select_chip(struct mtd_info *mtd, int chip)
 320 {
 321 }
 322
 323 /**
 324  * au1550_command - Send command to NAND device
 325  * @mtd:        MTD device structure
 326  * @command:    the command to be sent
 327  * @column:     the column address for this command, -1 if none
 328  * @page_addr:  the page address for this command, -1 if none
 329  */
 330 static void au1550_command(struct mtd_info *mtd, unsigned command, int column, int page_addr)
 331 {
 332         register struct nand_chip *this = mtd->priv;
 333         int ce_override = 0, i;
 334         ulong flags;
 335
 336         /* Begin command latch cycle */
 337         au1550_hwcontrol(mtd, NAND_CTL_SETCLE);
 338         /*
 339          * Write out the command to the device.
 340          */
 341         if (command == NAND_CMD_SEQIN) {
 342                 int readcmd;
 343
 344                 if (column >= mtd->writesize) {
 345                         /* OOB area */
 346                         column -= mtd->writesize;
 347                         readcmd = NAND_CMD_READOOB;
 348                 } else if (column < 256) {
 349                         /* First 256 bytes --> READ0 */
 350                         readcmd = NAND_CMD_READ0;
 351                 } else {
 352                         column -= 256;
 353                         readcmd = NAND_CMD_READ1;
 354                 }
 355                 au1550_write_byte(mtd, readcmd);
 356         }
 357         au1550_write_byte(mtd, command);
 358
 359         /* Set ALE and clear CLE to start address cycle */
 360         au1550_hwcontrol(mtd, NAND_CTL_CLRCLE);
 361
 362         if (column != -1 || page_addr != -1) {
 363                 au1550_hwcontrol(mtd, NAND_CTL_SETALE);
 364
 365                 /* Serially input address */
 366                 if (column != -1) {
 367                         /* Adjust columns for 16 bit buswidth */
 368                         if (this->options & NAND_BUSWIDTH_16)
 369                                 column >>= 1;
 370                         au1550_write_byte(mtd, column);
 371                 }
 372                 if (page_addr != -1) {
 373                         au1550_write_byte(mtd, (u8)(page_addr & 0xff));
 374
 375                         if (command == NAND_CMD_READ0 ||
 376                             command == NAND_CMD_READ1 ||
 377                             command == NAND_CMD_READOOB) {
 378                                 /*
 379                                  * NAND controller will release -CE after
 380                                  * the last address byte is written, so we'll
 381                                  * have to forcibly assert it. No interrupts
 382                                  * are allowed while we do this as we don't
 383                                  * want the NOR flash or PCMCIA drivers to
 384                                  * steal our precious bytes of data...
 385                                  */
 386                                 ce_override = 1;
 387                                 local_irq_save(flags);
 388                                 au1550_hwcontrol(mtd, NAND_CTL_SETNCE);
 389                         }
 390
 391                         au1550_write_byte(mtd, (u8)(page_addr >> 8));
 392
 393                         /* One more address cycle for devices > 32MiB */
 394                         if (this->chipsize > (32 << 20))
 395                                 au1550_write_byte(mtd, (u8)((page_addr >> 16) & 0x0f));
 396                 }
 397                 /* Latch in address */
 398                 au1550_hwcontrol(mtd, NAND_CTL_CLRALE);
 399         }
 400
 401         /*
 402          * Program and erase have their own busy handlers.
 403          * Status and sequential in need no delay.
 404          */
 405         switch (command) {
 406
 407         case NAND_CMD_PAGEPROG:
 408         case NAND_CMD_ERASE1:
 409         case NAND_CMD_ERASE2:
 410         case NAND_CMD_SEQIN:
 411         case NAND_CMD_STATUS:
 412                 return;
 413
 414         case NAND_CMD_RESET:
 415                 break;
 416
 417         case NAND_CMD_READ0:
 418         case NAND_CMD_READ1:
 419         case NAND_CMD_READOOB:
 420                 /* Check if we're really driving -CE low (just in case) */
 421                 if (unlikely(!ce_override))
 422                         break;
 423
 424                 /* Apply a short delay always to ensure that we do wait tWB. */
 425                 ndelay(100);
 426                 /* Wait for a chip to become ready... */
 427                 for (i = this->chip_delay; !this->dev_ready(mtd) && i > 0; --i)
 428                         udelay(1);
 429
 430                 /* Release -CE and re-enable interrupts. */
 431                 au1550_hwcontrol(mtd, NAND_CTL_CLRNCE);
 432                 local_irq_restore(flags);
 433                 return;
 434         }
 435         /* Apply this short delay always to ensure that we do wait tWB. */
 436         ndelay(100);
 437
 438         while(!this->dev_ready(mtd));
 439 }
 440
 441
 442 /*
 443  * Main initialization routine
 444  */
 445 static int __init au1xxx_nand_init(void)
 446 {
 447         struct nand_chip *this;
 448         u16 boot_swapboot = 0;  /* default value */
 449         int retval;
 450         u32 mem_staddr;
 451         u32 nand_phys;
 452
 453         /* Allocate memory for MTD device structure and private data */
 454         au1550_mtd = kzalloc(sizeof(struct mtd_info) + sizeof(struct nand_chip), GFP_KERNEL);
 455         if (!au1550_mtd) {
 456                 printk("Unable to allocate NAND MTD dev structure.\n");
 457                 return -ENOMEM;
 458         }
 459
 460         /* Get pointer to private data */
 461         this = (struct nand_chip *)(&au1550_mtd[1]);
 462
 463         /* Link the private data with the MTD structure */
 464         au1550_mtd->priv = this;
 465         au1550_mtd->owner = THIS_MODULE;
 466
 467
 468         /* MEM_STNDCTL: disable ints, disable nand boot */
 469         au_writel(0, MEM_STNDCTL);
 470
 471 #ifdef CONFIG_MIPS_PB1550
 472         /* set gpio206 high */
 473         au_writel(au_readl(GPIO2_DIR) & ~(1 << 6), GPIO2_DIR);
 474
 475         boot_swapboot = (au_readl(MEM_STSTAT) & (0x7 << 1)) | ((bcsr_read(BCSR_STATUS) >> 6) & 0x1);
 476
 477         switch (boot_swapboot) {
 478         case 0:
 479         case 2:
 480         case 8:
 481         case 0xC:
 482         case 0xD:
 483                 /* x16 NAND Flash */
 484                 nand_width = 0;
 485                 break;
 486         case 1:
 487         case 9:
 488         case 3:
 489         case 0xE:
 490         case 0xF:
 491                 /* x8 NAND Flash */
 492                 nand_width = 1;
 493                 break;
 494         default:
 495                 printk("Pb1550 NAND: bad boot:swap\n");
 496                 retval = -EINVAL;
 497                 goto outmem;
 498         }
 499 #endif
 500
 501         /* Configure chip-select; normally done by boot code, e.g. YAMON */
 502 #ifdef NAND_STCFG
 503         if (NAND_CS == 0) {
 504                 au_writel(NAND_STCFG,  MEM_STCFG0);
 505                 au_writel(NAND_STTIME, MEM_STTIME0);
 506                 au_writel(NAND_STADDR, MEM_STADDR0);
 507         }
 508         if (NAND_CS == 1) {
 509                 au_writel(NAND_STCFG,  MEM_STCFG1);
 510                 au_writel(NAND_STTIME, MEM_STTIME1);
 511                 au_writel(NAND_STADDR, MEM_STADDR1);
 512         }
 513         if (NAND_CS == 2) {
 514                 au_writel(NAND_STCFG,  MEM_STCFG2);
 515                 au_writel(NAND_STTIME, MEM_STTIME2);
 516                 au_writel(NAND_STADDR, MEM_STADDR2);
 517         }
 518         if (NAND_CS == 3) {
 519                 au_writel(NAND_STCFG,  MEM_STCFG3);
 520                 au_writel(NAND_STTIME, MEM_STTIME3);
 521                 au_writel(NAND_STADDR, MEM_STADDR3);
 522         }
 523 #endif
 524
 525         /* Locate NAND chip-select in order to determine NAND phys address */
 526         mem_staddr = 0x00000000;
 527         if (((au_readl(MEM_STCFG0) & 0x7) == 0x5) && (NAND_CS == 0))
 528                 mem_staddr = au_readl(MEM_STADDR0);
 529         else if (((au_readl(MEM_STCFG1) & 0x7) == 0x5) && (NAND_CS == 1))
 530                 mem_staddr = au_readl(MEM_STADDR1);
 531         else if (((au_readl(MEM_STCFG2) & 0x7) == 0x5) && (NAND_CS == 2))
 532                 mem_staddr = au_readl(MEM_STADDR2);
 533         else if (((au_readl(MEM_STCFG3) & 0x7) == 0x5) && (NAND_CS == 3))
 534                 mem_staddr = au_readl(MEM_STADDR3);
 535
 536         if (mem_staddr == 0x00000000) {
 537                 printk("Au1xxx NAND: ERROR WITH NAND CHIP-SELECT\n");
 538                 kfree(au1550_mtd);
 539                 return 1;
 540         }
 541         nand_phys = (mem_staddr << 4) & 0xFFFC0000;
 542
 543         p_nand = ioremap(nand_phys, 0x1000);
 544
 545         /* make controller and MTD agree */
 546         if (NAND_CS == 0)
 547                 nand_width = au_readl(MEM_STCFG0) & (1 << 22);
 548         if (NAND_CS == 1)
 549                 nand_width = au_readl(MEM_STCFG1) & (1 << 22);
 550         if (NAND_CS == 2)
 551                 nand_width = au_readl(MEM_STCFG2) & (1 << 22);
 552         if (NAND_CS == 3)
 553                 nand_width = au_readl(MEM_STCFG3) & (1 << 22);
 554
 555         /* Set address of hardware control function */
 556         this->dev_ready = au1550_device_ready;
 557         this->select_chip = au1550_select_chip;
 558         this->cmdfunc = au1550_command;
 559
 560         /* 30 us command delay time */
 561         this->chip_delay = 30;
 562         this->ecc.mode = NAND_ECC_SOFT;
 563
 564         this->options = NAND_NO_AUTOINCR;
 565
 566         if (!nand_width)
 567                 this->options |= NAND_BUSWIDTH_16;
 568
 569         this->read_byte = (!nand_width) ? au_read_byte16 : au_read_byte;
 570         au1550_write_byte = (!nand_width) ? au_write_byte16 : au_write_byte;
 571         this->read_word = au_read_word;
 572         this->write_buf = (!nand_width) ? au_write_buf16 : au_write_buf;
 573         this->read_buf = (!nand_width) ? au_read_buf16 : au_read_buf;
 574         this->verify_buf = (!nand_width) ? au_verify_buf16 : au_verify_buf;
 575
 576         /* Scan to find existence of the device */
 577         if (nand_scan(au1550_mtd, 1)) {
 578                 retval = -ENXIO;
 579                 goto outio;
 580         }
 581
 582         /* Register the partitions */
 583         add_mtd_partitions(au1550_mtd, partition_info, ARRAY_SIZE(partition_info));
 584
 585         return 0;
 586
 587  outio:
 588         iounmap(p_nand);
 589
 590  outmem:
 591         kfree(au1550_mtd);
 592         return retval;
 593 }
 594
 595 module_init(au1xxx_nand_init);
 596
 597 /*
 598  * Clean up routine
 599  */
 600 static void __exit au1550_cleanup(void)
 601 {
 602         /* Release resources, unregister device */
 603         nand_release(au1550_mtd);
 604
 605         /* Free the MTD device structure */
 606         kfree(au1550_mtd);
 607
 608         /* Unmap */
 609         iounmap(p_nand);
 610 }
 611
 612 module_exit(au1550_cleanup);
 613
 614 MODULE_LICENSE("GPL");
 615 MODULE_AUTHOR("Embedded Edge, LLC");
 616 MODULE_DESCRIPTION("Board-specific glue layer for NAND flash on Pb1550 board");