drivers/gpio/gpio-mockup.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later
   2 /*
   3  * GPIO Testing Device Driver
   4  *
   5  * Copyright (C) 2014  Kamlakant Patel <kamlakant.patel@broadcom.com>
   6  * Copyright (C) 2015-2016  Bamvor Jian Zhang <bamv2005@gmail.com>
   7  * Copyright (C) 2017 Bartosz Golaszewski <brgl@bgdev.pl>
   8  */
   9
  10 #define pr_fmt(fmt) KBUILD_MODNAME ": " fmt
  11
  12 #include <linux/debugfs.h>
  13 #include <linux/gpio/driver.h>
  14 #include <linux/interrupt.h>
  15 #include <linux/irq.h>
  16 #include <linux/irq_sim.h>
  17 #include <linux/irqdomain.h>
  18 #include <linux/mod_devicetable.h>
  19 #include <linux/module.h>
  20 #include <linux/platform_device.h>
  21 #include <linux/property.h>
  22 #include <linux/slab.h>
  23 #include <linux/string_helpers.h>
  24 #include <linux/uaccess.h>
  25
  26 #include "gpiolib.h"
  27
  28 #define GPIO_MOCKUP_MAX_GC      10
  29 /*
  30  * We're storing two values per chip: the GPIO base and the number
  31  * of GPIO lines.
  32  */
  33 #define GPIO_MOCKUP_MAX_RANGES  (GPIO_MOCKUP_MAX_GC * 2)
  34 /* Maximum of four properties + the sentinel. */
  35 #define GPIO_MOCKUP_MAX_PROP    5
  36
  37 /*
  38  * struct gpio_pin_status - structure describing a GPIO status
  39  * @dir:       Configures direction of gpio as "in" or "out"
  40  * @value:     Configures status of the gpio as 0(low) or 1(high)
  41  */
  42 struct gpio_mockup_line_status {
  43         int dir;
  44         int value;
  45         int pull;
  46 };
  47
  48 struct gpio_mockup_chip {
  49         struct gpio_chip gc;
  50         struct gpio_mockup_line_status *lines;
  51         struct irq_domain *irq_sim_domain;
  52         struct dentry *dbg_dir;
  53         struct mutex lock;
  54 };
  55
  56 struct gpio_mockup_dbgfs_private {
  57         struct gpio_mockup_chip *chip;
  58         struct gpio_desc *desc;
  59         unsigned int offset;
  60 };
  61
  62 static int gpio_mockup_ranges[GPIO_MOCKUP_MAX_RANGES];
  63 static int gpio_mockup_num_ranges;
  64 module_param_array(gpio_mockup_ranges, int, &gpio_mockup_num_ranges, 0400);
  65
  66 static bool gpio_mockup_named_lines;
  67 module_param_named(gpio_mockup_named_lines,
  68                    gpio_mockup_named_lines, bool, 0400);
  69
  70 static struct dentry *gpio_mockup_dbg_dir;
  71
  72 static int gpio_mockup_range_base(unsigned int index)
  73 {
  74         return gpio_mockup_ranges[index * 2];
  75 }
  76
  77 static int gpio_mockup_range_ngpio(unsigned int index)
  78 {
  79         return gpio_mockup_ranges[index * 2 + 1];
  80 }
  81
  82 static int __gpio_mockup_get(struct gpio_mockup_chip *chip,
  83                              unsigned int offset)
  84 {
  85         return chip->lines[offset].value;
  86 }
  87
  88 static int gpio_mockup_get(struct gpio_chip *gc, unsigned int offset)
  89 {
  90         struct gpio_mockup_chip *chip = gpiochip_get_data(gc);
  91         int val;
  92
  93         mutex_lock(&chip->lock);
  94         val = __gpio_mockup_get(chip, offset);
  95         mutex_unlock(&chip->lock);
  96
  97         return val;
  98 }
  99
 100 static int gpio_mockup_get_multiple(struct gpio_chip *gc,
 101                                     unsigned long *mask, unsigned long *bits)
 102 {
 103         struct gpio_mockup_chip *chip = gpiochip_get_data(gc);
 104         unsigned int bit, val;
 105
 106         mutex_lock(&chip->lock);
 107         for_each_set_bit(bit, mask, gc->ngpio) {
 108                 val = __gpio_mockup_get(chip, bit);
 109                 __assign_bit(bit, bits, val);
 110         }
 111         mutex_unlock(&chip->lock);
 112
 113         return 0;
 114 }
 115
 116 static void __gpio_mockup_set(struct gpio_mockup_chip *chip,
 117                               unsigned int offset, int value)
 118 {
 119         chip->lines[offset].value = !!value;
 120 }
 121
 122 static void gpio_mockup_set(struct gpio_chip *gc,
 123                            unsigned int offset, int value)
 124 {
 125         struct gpio_mockup_chip *chip = gpiochip_get_data(gc);
 126
 127         mutex_lock(&chip->lock);
 128         __gpio_mockup_set(chip, offset, value);
 129         mutex_unlock(&chip->lock);
 130 }
 131
 132 static void gpio_mockup_set_multiple(struct gpio_chip *gc,
 133                                      unsigned long *mask, unsigned long *bits)
 134 {
 135         struct gpio_mockup_chip *chip = gpiochip_get_data(gc);
 136         unsigned int bit;
 137
 138         mutex_lock(&chip->lock);
 139         for_each_set_bit(bit, mask, gc->ngpio)
 140                 __gpio_mockup_set(chip, bit, test_bit(bit, bits));
 141         mutex_unlock(&chip->lock);
 142 }
 143
 144 static int gpio_mockup_apply_pull(struct gpio_mockup_chip *chip,
 145                                   unsigned int offset, int value)
 146 {
 147         struct gpio_chip *gc = &chip->gc;
 148         struct gpio_desc *desc = gpiochip_get_desc(gc, offset);
 149         int curr, irq, irq_type, ret = 0;
 150
 151         mutex_lock(&chip->lock);
 152
 153         if (test_bit(FLAG_REQUESTED, &desc->flags) &&
 154             !test_bit(FLAG_IS_OUT, &desc->flags)) {
 155                 curr = __gpio_mockup_get(chip, offset);
 156                 if (curr == value)
 157                         goto out;
 158
 159                 irq = irq_find_mapping(chip->irq_sim_domain, offset);
 160                 if (!irq)
 161                         /*
 162                          * This is fine - it just means, nobody is listening
 163                          * for interrupts on this line, otherwise
 164                          * irq_create_mapping() would have been called from
 165                          * the to_irq() callback.
 166                          */
 167                         goto set_value;
 168
 169                 irq_type = irq_get_trigger_type(irq);
 170
 171                 if ((value == 1 && (irq_type & IRQ_TYPE_EDGE_RISING)) ||
 172                     (value == 0 && (irq_type & IRQ_TYPE_EDGE_FALLING))) {
 173                         ret = irq_set_irqchip_state(irq, IRQCHIP_STATE_PENDING,
 174                                                     true);
 175                         if (ret)
 176                                 goto out;
 177                 }
 178         }
 179
 180 set_value:
 181         /* Change the value unless we're actively driving the line. */
 182         if (!test_bit(FLAG_REQUESTED, &desc->flags) ||
 183             !test_bit(FLAG_IS_OUT, &desc->flags))
 184                 __gpio_mockup_set(chip, offset, value);
 185
 186 out:
 187         chip->lines[offset].pull = value;
 188         mutex_unlock(&chip->lock);
 189         return ret;
 190 }
 191
 192 static int gpio_mockup_set_config(struct gpio_chip *gc,
 193                                   unsigned int offset, unsigned long config)
 194 {
 195         struct gpio_mockup_chip *chip = gpiochip_get_data(gc);
 196
 197         switch (pinconf_to_config_param(config)) {
 198         case PIN_CONFIG_BIAS_PULL_UP:
 199                 return gpio_mockup_apply_pull(chip, offset, 1);
 200         case PIN_CONFIG_BIAS_PULL_DOWN:
 201                 return gpio_mockup_apply_pull(chip, offset, 0);
 202         default:
 203                 break;
 204         }
 205         return -ENOTSUPP;
 206 }
 207
 208 static int gpio_mockup_dirout(struct gpio_chip *gc,
 209                               unsigned int offset, int value)
 210 {
 211         struct gpio_mockup_chip *chip = gpiochip_get_data(gc);
 212
 213         mutex_lock(&chip->lock);
 214         chip->lines[offset].dir = GPIO_LINE_DIRECTION_OUT;
 215         __gpio_mockup_set(chip, offset, value);
 216         mutex_unlock(&chip->lock);
 217
 218         return 0;
 219 }
 220
 221 static int gpio_mockup_dirin(struct gpio_chip *gc, unsigned int offset)
 222 {
 223         struct gpio_mockup_chip *chip = gpiochip_get_data(gc);
 224
 225         mutex_lock(&chip->lock);
 226         chip->lines[offset].dir = GPIO_LINE_DIRECTION_IN;
 227         mutex_unlock(&chip->lock);
 228
 229         return 0;
 230 }
 231
 232 static int gpio_mockup_get_direction(struct gpio_chip *gc, unsigned int offset)
 233 {
 234         struct gpio_mockup_chip *chip = gpiochip_get_data(gc);
 235         int direction;
 236
 237         mutex_lock(&chip->lock);
 238         direction = chip->lines[offset].dir;
 239         mutex_unlock(&chip->lock);
 240
 241         return direction;
 242 }
 243
 244 static int gpio_mockup_to_irq(struct gpio_chip *gc, unsigned int offset)
 245 {
 246         struct gpio_mockup_chip *chip = gpiochip_get_data(gc);
 247
 248         return irq_create_mapping(chip->irq_sim_domain, offset);
 249 }
 250
 251 static void gpio_mockup_free(struct gpio_chip *gc, unsigned int offset)
 252 {
 253         struct gpio_mockup_chip *chip = gpiochip_get_data(gc);
 254
 255         __gpio_mockup_set(chip, offset, chip->lines[offset].pull);
 256 }
 257
 258 static ssize_t gpio_mockup_debugfs_read(struct file *file,
 259                                         char __user *usr_buf,
 260                                         size_t size, loff_t *ppos)
 261 {
 262         struct gpio_mockup_dbgfs_private *priv;
 263         struct gpio_mockup_chip *chip;
 264         struct seq_file *sfile;
 265         struct gpio_chip *gc;
 266         int val, cnt;
 267         char buf[3];
 268
 269         if (*ppos != 0)
 270                 return 0;
 271
 272         sfile = file->private_data;
 273         priv = sfile->private;
 274         chip = priv->chip;
 275         gc = &chip->gc;
 276
 277         val = gpio_mockup_get(gc, priv->offset);
 278         cnt = snprintf(buf, sizeof(buf), "%d\n", val);
 279
 280         return simple_read_from_buffer(usr_buf, size, ppos, buf, cnt);
 281 }
 282
 283 static ssize_t gpio_mockup_debugfs_write(struct file *file,
 284                                          const char __user *usr_buf,
 285                                          size_t size, loff_t *ppos)
 286 {
 287         struct gpio_mockup_dbgfs_private *priv;
 288         int rv, val;
 289         struct seq_file *sfile;
 290
 291         if (*ppos != 0)
 292                 return -EINVAL;
 293
 294         rv = kstrtoint_from_user(usr_buf, size, 0, &val);
 295         if (rv)
 296                 return rv;
 297         if (val != 0 && val != 1)
 298                 return -EINVAL;
 299
 300         sfile = file->private_data;
 301         priv = sfile->private;
 302         rv = gpio_mockup_apply_pull(priv->chip, priv->offset, val);
 303         if (rv)
 304                 return rv;
 305
 306         return size;
 307 }
 308
 309 static int gpio_mockup_debugfs_open(struct inode *inode, struct file *file)
 310 {
 311         return single_open(file, NULL, inode->i_private);
 312 }
 313
 314 /*
 315  * Each mockup chip is represented by a directory named after the chip's device
 316  * name under /sys/kernel/debug/gpio-mockup/. Each line is represented by
 317  * a file using the line's offset as the name under the chip's directory.
 318  *
 319  * Reading from the line's file yields the current *value*, writing to the
 320  * line's file changes the current *pull*. Default pull for mockup lines is
 321  * down.
 322  *
 323  * Examples:
 324  * - when a line pulled down is requested in output mode and driven high, its
 325  *   value will return to 0 once it's released
 326  * - when the line is requested in output mode and driven high, writing 0 to
 327  *   the corresponding debugfs file will change the pull to down but the
 328  *   reported value will still be 1 until the line is released
 329  * - line requested in input mode always reports the same value as its pull
 330  *   configuration
 331  * - when the line is requested in input mode and monitored for events, writing
 332  *   the same value to the debugfs file will be a noop, while writing the
 333  *   opposite value will generate a dummy interrupt with an appropriate edge
 334  */
 335 static const struct file_operations gpio_mockup_debugfs_ops = {
 336         .owner = THIS_MODULE,
 337         .open = gpio_mockup_debugfs_open,
 338         .read = gpio_mockup_debugfs_read,
 339         .write = gpio_mockup_debugfs_write,
 340         .llseek = no_llseek,
 341         .release = single_release,
 342 };
 343
 344 static void gpio_mockup_debugfs_setup(struct device *dev,
 345                                       struct gpio_mockup_chip *chip)
 346 {
 347         struct gpio_mockup_dbgfs_private *priv;
 348         struct gpio_chip *gc;
 349         const char *devname;
 350         char *name;
 351         int i;
 352
 353         gc = &chip->gc;
 354         devname = dev_name(&gc->gpiodev->dev);
 355
 356         chip->dbg_dir = debugfs_create_dir(devname, gpio_mockup_dbg_dir);
 357
 358         for (i = 0; i < gc->ngpio; i++) {
 359                 name = devm_kasprintf(dev, GFP_KERNEL, "%d", i);
 360                 if (!name)
 361                         return;
 362
 363                 priv = devm_kzalloc(dev, sizeof(*priv), GFP_KERNEL);
 364                 if (!priv)
 365                         return;
 366
 367                 priv->chip = chip;
 368                 priv->offset = i;
 369                 priv->desc = gpiochip_get_desc(gc, i);
 370
 371                 debugfs_create_file(name, 0200, chip->dbg_dir, priv,
 372                                     &gpio_mockup_debugfs_ops);
 373         }
 374 }
 375
 376 static void gpio_mockup_dispose_mappings(void *data)
 377 {
 378         struct gpio_mockup_chip *chip = data;
 379         struct gpio_chip *gc = &chip->gc;
 380         int i, irq;
 381
 382         for (i = 0; i < gc->ngpio; i++) {
 383                 irq = irq_find_mapping(chip->irq_sim_domain, i);
 384                 if (irq)
 385                         irq_dispose_mapping(irq);
 386         }
 387 }
 388
 389 static int gpio_mockup_probe(struct platform_device *pdev)
 390 {
 391         struct gpio_mockup_chip *chip;
 392         struct gpio_chip *gc;
 393         struct device *dev;
 394         const char *name;
 395         int rv, base, i;
 396         u16 ngpio;
 397
 398         dev = &pdev->dev;
 399
 400         rv = device_property_read_u32(dev, "gpio-base", &base);
 401         if (rv)
 402                 base = -1;
 403
 404         rv = device_property_read_u16(dev, "nr-gpios", &ngpio);
 405         if (rv)
 406                 return rv;
 407
 408         rv = device_property_read_string(dev, "chip-label", &name);
 409         if (rv)
 410                 name = dev_name(dev);
 411
 412         chip = devm_kzalloc(dev, sizeof(*chip), GFP_KERNEL);
 413         if (!chip)
 414                 return -ENOMEM;
 415
 416         mutex_init(&chip->lock);
 417
 418         gc = &chip->gc;
 419         gc->base = base;
 420         gc->ngpio = ngpio;
 421         gc->label = name;
 422         gc->owner = THIS_MODULE;
 423         gc->parent = dev;
 424         gc->get = gpio_mockup_get;
 425         gc->set = gpio_mockup_set;
 426         gc->get_multiple = gpio_mockup_get_multiple;
 427         gc->set_multiple = gpio_mockup_set_multiple;
 428         gc->direction_output = gpio_mockup_dirout;
 429         gc->direction_input = gpio_mockup_dirin;
 430         gc->get_direction = gpio_mockup_get_direction;
 431         gc->set_config = gpio_mockup_set_config;
 432         gc->to_irq = gpio_mockup_to_irq;
 433         gc->free = gpio_mockup_free;
 434
 435         chip->lines = devm_kcalloc(dev, gc->ngpio,
 436                                    sizeof(*chip->lines), GFP_KERNEL);
 437         if (!chip->lines)
 438                 return -ENOMEM;
 439
 440         for (i = 0; i < gc->ngpio; i++)
 441                 chip->lines[i].dir = GPIO_LINE_DIRECTION_IN;
 442
 443         chip->irq_sim_domain = devm_irq_domain_create_sim(dev, NULL,
 444                                                           gc->ngpio);
 445         if (IS_ERR(chip->irq_sim_domain))
 446                 return PTR_ERR(chip->irq_sim_domain);
 447
 448         rv = devm_add_action_or_reset(dev, gpio_mockup_dispose_mappings, chip);
 449         if (rv)
 450                 return rv;
 451
 452         rv = devm_gpiochip_add_data(dev, &chip->gc, chip);
 453         if (rv)
 454                 return rv;
 455
 456         gpio_mockup_debugfs_setup(dev, chip);
 457
 458         return 0;
 459 }
 460
 461 static const struct of_device_id gpio_mockup_of_match[] = {
 462         { .compatible = "gpio-mockup", },
 463         {},
 464 };
 465 MODULE_DEVICE_TABLE(of, gpio_mockup_of_match);
 466
 467 static struct platform_driver gpio_mockup_driver = {
 468         .driver = {
 469                 .name = "gpio-mockup",
 470                 .of_match_table = gpio_mockup_of_match,
 471         },
 472         .probe = gpio_mockup_probe,
 473 };
 474
 475 static struct platform_device *gpio_mockup_pdevs[GPIO_MOCKUP_MAX_GC];
 476
 477 static void gpio_mockup_unregister_pdevs(void)
 478 {
 479         struct platform_device *pdev;
 480         struct fwnode_handle *fwnode;
 481         int i;
 482
 483         for (i = 0; i < GPIO_MOCKUP_MAX_GC; i++) {
 484                 pdev = gpio_mockup_pdevs[i];
 485                 if (!pdev)
 486                         continue;
 487
 488                 fwnode = dev_fwnode(&pdev->dev);
 489                 platform_device_unregister(pdev);
 490                 fwnode_remove_software_node(fwnode);
 491         }
 492 }
 493
 494 static int __init gpio_mockup_register_chip(int idx)
 495 {
 496         struct property_entry properties[GPIO_MOCKUP_MAX_PROP];
 497         struct platform_device_info pdevinfo;
 498         struct platform_device *pdev;
 499         struct fwnode_handle *fwnode;
 500         char **line_names = NULL;
 501         char chip_label[32];
 502         int prop = 0, base;
 503         u16 ngpio;
 504
 505         memset(properties, 0, sizeof(properties));
 506         memset(&pdevinfo, 0, sizeof(pdevinfo));
 507
 508         snprintf(chip_label, sizeof(chip_label), "gpio-mockup-%c", idx + 'A');
 509         properties[prop++] = PROPERTY_ENTRY_STRING("chip-label", chip_label);
 510
 511         base = gpio_mockup_range_base(idx);
 512         if (base >= 0)
 513                 properties[prop++] = PROPERTY_ENTRY_U32("gpio-base", base);
 514
 515         ngpio = base < 0 ? gpio_mockup_range_ngpio(idx)
 516                          : gpio_mockup_range_ngpio(idx) - base;
 517         properties[prop++] = PROPERTY_ENTRY_U16("nr-gpios", ngpio);
 518
 519         if (gpio_mockup_named_lines) {
 520                 line_names = kasprintf_strarray(GFP_KERNEL, chip_label, ngpio);
 521                 if (!line_names)
 522                         return -ENOMEM;
 523
 524                 properties[prop++] = PROPERTY_ENTRY_STRING_ARRAY_LEN(
 525                                         "gpio-line-names", line_names, ngpio);
 526         }
 527
 528         fwnode = fwnode_create_software_node(properties, NULL);
 529         if (IS_ERR(fwnode))
 530                 return PTR_ERR(fwnode);
 531
 532         pdevinfo.name = "gpio-mockup";
 533         pdevinfo.id = idx;
 534         pdevinfo.fwnode = fwnode;
 535
 536         pdev = platform_device_register_full(&pdevinfo);
 537         kfree_strarray(line_names, ngpio);
 538         if (IS_ERR(pdev)) {
 539                 fwnode_remove_software_node(fwnode);
 540                 pr_err("error registering device");
 541                 return PTR_ERR(pdev);
 542         }
 543
 544         gpio_mockup_pdevs[idx] = pdev;
 545
 546         return 0;
 547 }
 548
 549 static int __init gpio_mockup_init(void)
 550 {
 551         int i, num_chips, err;
 552
 553         if ((gpio_mockup_num_ranges % 2) ||
 554             (gpio_mockup_num_ranges > GPIO_MOCKUP_MAX_RANGES))
 555                 return -EINVAL;
 556
 557         /* Each chip is described by two values. */
 558         num_chips = gpio_mockup_num_ranges / 2;
 559
 560         /*
 561          * The second value in the <base GPIO - number of GPIOS> pair must
 562          * always be greater than 0.
 563          */
 564         for (i = 0; i < num_chips; i++) {
 565                 if (gpio_mockup_range_ngpio(i) < 0)
 566                         return -EINVAL;
 567         }
 568
 569         gpio_mockup_dbg_dir = debugfs_create_dir("gpio-mockup", NULL);
 570
 571         err = platform_driver_register(&gpio_mockup_driver);
 572         if (err) {
 573                 pr_err("error registering platform driver\n");
 574                 debugfs_remove_recursive(gpio_mockup_dbg_dir);
 575                 return err;
 576         }
 577
 578         for (i = 0; i < num_chips; i++) {
 579                 err = gpio_mockup_register_chip(i);
 580                 if (err) {
 581                         platform_driver_unregister(&gpio_mockup_driver);
 582                         gpio_mockup_unregister_pdevs();
 583                         debugfs_remove_recursive(gpio_mockup_dbg_dir);
 584                         return err;
 585                 }
 586         }
 587
 588         return 0;
 589 }
 590
 591 static void __exit gpio_mockup_exit(void)
 592 {
 593         debugfs_remove_recursive(gpio_mockup_dbg_dir);
 594         platform_driver_unregister(&gpio_mockup_driver);
 595         gpio_mockup_unregister_pdevs();
 596 }
 597
 598 module_init(gpio_mockup_init);
 599 module_exit(gpio_mockup_exit);
 600
 601 MODULE_AUTHOR("Kamlakant Patel <kamlakant.patel@broadcom.com>");
 602 MODULE_AUTHOR("Bamvor Jian Zhang <bamv2005@gmail.com>");
 603 MODULE_AUTHOR("Bartosz Golaszewski <brgl@bgdev.pl>");
 604 MODULE_DESCRIPTION("GPIO Testing driver");
 605 MODULE_LICENSE("GPL v2");