drivers/mtd/nand/raw/cs553x_nand.c

   1 // SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
   2 /*
   3  * (C) 2005, 2006 Red Hat Inc.
   4  *
   5  * Author: David Woodhouse <dwmw2@infradead.org>
   6  *         Tom Sylla <tom.sylla@amd.com>
   7  *
   8  *  Overview:
   9  *   This is a device driver for the NAND flash controller found on
  10  *   the AMD CS5535/CS5536 companion chipsets for the Geode processor.
  11  *   mtd-id for command line partitioning is cs553x_nand_cs[0-3]
  12  *   where 0-3 reflects the chip select for NAND.
  13  */
  14
  15 #include <linux/kernel.h>
  16 #include <linux/slab.h>
  17 #include <linux/init.h>
  18 #include <linux/module.h>
  19 #include <linux/delay.h>
  20 #include <linux/mtd/mtd.h>
  21 #include <linux/mtd/rawnand.h>
  22 #include <linux/mtd/nand_ecc.h>
  23 #include <linux/mtd/partitions.h>
  24 #include <linux/iopoll.h>
  25
  26 #include <asm/msr.h>
  27
  28 #define NR_CS553X_CONTROLLERS   4
  29
  30 #define MSR_DIVIL_GLD_CAP       0x51400000      /* DIVIL capabilitiies */
  31 #define CAP_CS5535              0x2df000ULL
  32 #define CAP_CS5536              0x5df500ULL
  33
  34 /* NAND Timing MSRs */
  35 #define MSR_NANDF_DATA          0x5140001b      /* NAND Flash Data Timing MSR */
  36 #define MSR_NANDF_CTL           0x5140001c      /* NAND Flash Control Timing */
  37 #define MSR_NANDF_RSVD          0x5140001d      /* Reserved */
  38
  39 /* NAND BAR MSRs */
  40 #define MSR_DIVIL_LBAR_FLSH0    0x51400010      /* Flash Chip Select 0 */
  41 #define MSR_DIVIL_LBAR_FLSH1    0x51400011      /* Flash Chip Select 1 */
  42 #define MSR_DIVIL_LBAR_FLSH2    0x51400012      /* Flash Chip Select 2 */
  43 #define MSR_DIVIL_LBAR_FLSH3    0x51400013      /* Flash Chip Select 3 */
  44         /* Each made up of... */
  45 #define FLSH_LBAR_EN            (1ULL<<32)
  46 #define FLSH_NOR_NAND           (1ULL<<33)      /* 1 for NAND */
  47 #define FLSH_MEM_IO             (1ULL<<34)      /* 1 for MMIO */
  48         /* I/O BARs have BASE_ADDR in bits 15:4, IO_MASK in 47:36 */
  49         /* MMIO BARs have BASE_ADDR in bits 31:12, MEM_MASK in 63:44 */
  50
  51 /* Pin function selection MSR (IDE vs. flash on the IDE pins) */
  52 #define MSR_DIVIL_BALL_OPTS     0x51400015
  53 #define PIN_OPT_IDE             (1<<0)  /* 0 for flash, 1 for IDE */
  54
  55 /* Registers within the NAND flash controller BAR -- memory mapped */
  56 #define MM_NAND_DATA            0x00    /* 0 to 0x7ff, in fact */
  57 #define MM_NAND_CTL             0x800   /* Any even address 0x800-0x80e */
  58 #define MM_NAND_IO              0x801   /* Any odd address 0x801-0x80f */
  59 #define MM_NAND_STS             0x810
  60 #define MM_NAND_ECC_LSB         0x811
  61 #define MM_NAND_ECC_MSB         0x812
  62 #define MM_NAND_ECC_COL         0x813
  63 #define MM_NAND_LAC             0x814
  64 #define MM_NAND_ECC_CTL         0x815
  65
  66 /* Registers within the NAND flash controller BAR -- I/O mapped */
  67 #define IO_NAND_DATA            0x00    /* 0 to 3, in fact */
  68 #define IO_NAND_CTL             0x04
  69 #define IO_NAND_IO              0x05
  70 #define IO_NAND_STS             0x06
  71 #define IO_NAND_ECC_CTL         0x08
  72 #define IO_NAND_ECC_LSB         0x09
  73 #define IO_NAND_ECC_MSB         0x0a
  74 #define IO_NAND_ECC_COL         0x0b
  75 #define IO_NAND_LAC             0x0c
  76
  77 #define CS_NAND_CTL_DIST_EN     (1<<4)  /* Enable NAND Distract interrupt */
  78 #define CS_NAND_CTL_RDY_INT_MASK        (1<<3)  /* Enable RDY/BUSY# interrupt */
  79 #define CS_NAND_CTL_ALE         (1<<2)
  80 #define CS_NAND_CTL_CLE         (1<<1)
  81 #define CS_NAND_CTL_CE          (1<<0)  /* Keep low; 1 to reset */
  82
  83 #define CS_NAND_STS_FLASH_RDY   (1<<3)
  84 #define CS_NAND_CTLR_BUSY       (1<<2)
  85 #define CS_NAND_CMD_COMP        (1<<1)
  86 #define CS_NAND_DIST_ST         (1<<0)
  87
  88 #define CS_NAND_ECC_PARITY      (1<<2)
  89 #define CS_NAND_ECC_CLRECC      (1<<1)
  90 #define CS_NAND_ECC_ENECC       (1<<0)
  91
  92 struct cs553x_nand_controller {
  93         struct nand_controller base;
  94         struct nand_chip chip;
  95         void __iomem *mmio;
  96 };
  97
  98 static struct cs553x_nand_controller *
  99 to_cs553x(struct nand_controller *controller)
 100 {
 101         return container_of(controller, struct cs553x_nand_controller, base);
 102 }
 103
 104 static int cs553x_write_ctrl_byte(struct cs553x_nand_controller *cs553x,
 105                                   u32 ctl, u8 data)
 106 {
 107         u8 status;
 108         int ret;
 109
 110         writeb(ctl, cs553x->mmio + MM_NAND_CTL);
 111         writeb(data, cs553x->mmio + MM_NAND_IO);
 112         ret = readb_poll_timeout_atomic(cs553x->mmio + MM_NAND_STS, status,
 113                                         !(status & CS_NAND_CTLR_BUSY), 1,
 114                                         100000);
 115         if (ret)
 116                 return ret;
 117
 118         return 0;
 119 }
 120
 121 static void cs553x_data_in(struct cs553x_nand_controller *cs553x, void *buf,
 122                            unsigned int len)
 123 {
 124         writeb(0, cs553x->mmio + MM_NAND_CTL);
 125         while (unlikely(len > 0x800)) {
 126                 memcpy_fromio(buf, cs553x->mmio, 0x800);
 127                 buf += 0x800;
 128                 len -= 0x800;
 129         }
 130         memcpy_fromio(buf, cs553x->mmio, len);
 131 }
 132
 133 static void cs553x_data_out(struct cs553x_nand_controller *cs553x,
 134                             const void *buf, unsigned int len)
 135 {
 136         writeb(0, cs553x->mmio + MM_NAND_CTL);
 137         while (unlikely(len > 0x800)) {
 138                 memcpy_toio(cs553x->mmio, buf, 0x800);
 139                 buf += 0x800;
 140                 len -= 0x800;
 141         }
 142         memcpy_toio(cs553x->mmio, buf, len);
 143 }
 144
 145 static int cs553x_wait_ready(struct cs553x_nand_controller *cs553x,
 146                              unsigned int timeout_ms)
 147 {
 148         u8 mask = CS_NAND_CTLR_BUSY | CS_NAND_STS_FLASH_RDY;
 149         u8 status;
 150
 151         return readb_poll_timeout(cs553x->mmio + MM_NAND_STS, status,
 152                                   (status & mask) == CS_NAND_STS_FLASH_RDY, 100,
 153                                   timeout_ms * 1000);
 154 }
 155
 156 static int cs553x_exec_instr(struct cs553x_nand_controller *cs553x,
 157                              const struct nand_op_instr *instr)
 158 {
 159         unsigned int i;
 160         int ret = 0;
 161
 162         switch (instr->type) {
 163         case NAND_OP_CMD_INSTR:
 164                 ret = cs553x_write_ctrl_byte(cs553x, CS_NAND_CTL_CLE,
 165                                              instr->ctx.cmd.opcode);
 166                 break;
 167
 168         case NAND_OP_ADDR_INSTR:
 169                 for (i = 0; i < instr->ctx.addr.naddrs; i++) {
 170                         ret = cs553x_write_ctrl_byte(cs553x, CS_NAND_CTL_ALE,
 171                                                      instr->ctx.addr.addrs[i]);
 172                         if (ret)
 173                                 break;
 174                 }
 175                 break;
 176
 177         case NAND_OP_DATA_IN_INSTR:
 178                 cs553x_data_in(cs553x, instr->ctx.data.buf.in,
 179                                instr->ctx.data.len);
 180                 break;
 181
 182         case NAND_OP_DATA_OUT_INSTR:
 183                 cs553x_data_out(cs553x, instr->ctx.data.buf.out,
 184                                 instr->ctx.data.len);
 185                 break;
 186
 187         case NAND_OP_WAITRDY_INSTR:
 188                 ret = cs553x_wait_ready(cs553x, instr->ctx.waitrdy.timeout_ms);
 189                 break;
 190         }
 191
 192         if (instr->delay_ns)
 193                 ndelay(instr->delay_ns);
 194
 195         return ret;
 196 }
 197
 198 static int cs553x_exec_op(struct nand_chip *this,
 199                           const struct nand_operation *op,
 200                           bool check_only)
 201 {
 202         struct cs553x_nand_controller *cs553x = to_cs553x(this->controller);
 203         unsigned int i;
 204         int ret;
 205
 206         if (check_only)
 207                 return true;
 208
 209         /* De-assert the CE pin */
 210         writeb(0, cs553x->mmio + MM_NAND_CTL);
 211         for (i = 0; i < op->ninstrs; i++) {
 212                 ret = cs553x_exec_instr(cs553x, &op->instrs[i]);
 213                 if (ret)
 214                         break;
 215         }
 216
 217         /* Re-assert the CE pin. */
 218         writeb(CS_NAND_CTL_CE, cs553x->mmio + MM_NAND_CTL);
 219
 220         return ret;
 221 }
 222
 223 static void cs_enable_hwecc(struct nand_chip *this, int mode)
 224 {
 225         struct cs553x_nand_controller *cs553x = to_cs553x(this->controller);
 226
 227         writeb(0x07, cs553x->mmio + MM_NAND_ECC_CTL);
 228 }
 229
 230 static int cs_calculate_ecc(struct nand_chip *this, const u_char *dat,
 231                             u_char *ecc_code)
 232 {
 233         struct cs553x_nand_controller *cs553x = to_cs553x(this->controller);
 234         uint32_t ecc;
 235
 236         ecc = readl(cs553x->mmio + MM_NAND_STS);
 237
 238         ecc_code[1] = ecc >> 8;
 239         ecc_code[0] = ecc >> 16;
 240         ecc_code[2] = ecc >> 24;
 241         return 0;
 242 }
 243
 244 static struct cs553x_nand_controller *controllers[4];
 245
 246 static int cs553x_attach_chip(struct nand_chip *chip)
 247 {
 248         if (chip->ecc.engine_type != NAND_ECC_ENGINE_TYPE_ON_HOST)
 249                 return 0;
 250
 251         chip->ecc.size = 256;
 252         chip->ecc.bytes = 3;
 253         chip->ecc.hwctl  = cs_enable_hwecc;
 254         chip->ecc.calculate = cs_calculate_ecc;
 255         chip->ecc.correct  = nand_correct_data;
 256         chip->ecc.strength = 1;
 257
 258         return 0;
 259 }
 260
 261 static const struct nand_controller_ops cs553x_nand_controller_ops = {
 262         .exec_op = cs553x_exec_op,
 263         .attach_chip = cs553x_attach_chip,
 264 };
 265
 266 static int __init cs553x_init_one(int cs, int mmio, unsigned long adr)
 267 {
 268         struct cs553x_nand_controller *controller;
 269         int err = 0;
 270         struct nand_chip *this;
 271         struct mtd_info *new_mtd;
 272
 273         pr_notice("Probing CS553x NAND controller CS#%d at %sIO 0x%08lx\n",
 274                   cs, mmio ? "MM" : "P", adr);
 275
 276         if (!mmio) {
 277                 pr_notice("PIO mode not yet implemented for CS553X NAND controller\n");
 278                 return -ENXIO;
 279         }
 280
 281         /* Allocate memory for MTD device structure and private data */
 282         controller = kzalloc(sizeof(*controller), GFP_KERNEL);
 283         if (!controller) {
 284                 err = -ENOMEM;
 285                 goto out;
 286         }
 287
 288         this = &controller->chip;
 289         nand_controller_init(&controller->base);
 290         controller->base.ops = &cs553x_nand_controller_ops;
 291         this->controller = &controller->base;
 292         new_mtd = nand_to_mtd(this);
 293
 294         /* Link the private data with the MTD structure */
 295         new_mtd->owner = THIS_MODULE;
 296
 297         /* map physical address */
 298         controller->mmio = ioremap(adr, 4096);
 299         if (!controller->mmio) {
 300                 pr_warn("ioremap cs553x NAND @0x%08lx failed\n", adr);
 301                 err = -EIO;
 302                 goto out_mtd;
 303         }
 304
 305         /* Enable the following for a flash based bad block table */
 306         this->bbt_options = NAND_BBT_USE_FLASH;
 307
 308         new_mtd->name = kasprintf(GFP_KERNEL, "cs553x_nand_cs%d", cs);
 309         if (!new_mtd->name) {
 310                 err = -ENOMEM;
 311                 goto out_ior;
 312         }
 313
 314         /* Scan to find existence of the device */
 315         err = nand_scan(this, 1);
 316         if (err)
 317                 goto out_free;
 318
 319         controllers[cs] = controller;
 320         goto out;
 321
 322 out_free:
 323         kfree(new_mtd->name);
 324 out_ior:
 325         iounmap(controller->mmio);
 326 out_mtd:
 327         kfree(controller);
 328 out:
 329         return err;
 330 }
 331
 332 static int is_geode(void)
 333 {
 334         /* These are the CPUs which will have a CS553[56] companion chip */
 335         if (boot_cpu_data.x86_vendor == X86_VENDOR_AMD &&
 336             boot_cpu_data.x86 == 5 &&
 337             boot_cpu_data.x86_model == 10)
 338                 return 1; /* Geode LX */
 339
 340         if ((boot_cpu_data.x86_vendor == X86_VENDOR_NSC ||
 341              boot_cpu_data.x86_vendor == X86_VENDOR_CYRIX) &&
 342             boot_cpu_data.x86 == 5 &&
 343             boot_cpu_data.x86_model == 5)
 344                 return 1; /* Geode GX (née GX2) */
 345
 346         return 0;
 347 }
 348
 349 static int __init cs553x_init(void)
 350 {
 351         int err = -ENXIO;
 352         int i;
 353         uint64_t val;
 354
 355         /* If the CPU isn't a Geode GX or LX, abort */
 356         if (!is_geode())
 357                 return -ENXIO;
 358
 359         /* If it doesn't have the CS553[56], abort */
 360         rdmsrl(MSR_DIVIL_GLD_CAP, val);
 361         val &= ~0xFFULL;
 362         if (val != CAP_CS5535 && val != CAP_CS5536)
 363                 return -ENXIO;
 364
 365         /* If it doesn't have the NAND controller enabled, abort */
 366         rdmsrl(MSR_DIVIL_BALL_OPTS, val);
 367         if (val & PIN_OPT_IDE) {
 368                 pr_info("CS553x NAND controller: Flash I/O not enabled in MSR_DIVIL_BALL_OPTS.\n");
 369                 return -ENXIO;
 370         }
 371
 372         for (i = 0; i < NR_CS553X_CONTROLLERS; i++) {
 373                 rdmsrl(MSR_DIVIL_LBAR_FLSH0 + i, val);
 374
 375                 if ((val & (FLSH_LBAR_EN|FLSH_NOR_NAND)) == (FLSH_LBAR_EN|FLSH_NOR_NAND))
 376                         err = cs553x_init_one(i, !!(val & FLSH_MEM_IO), val & 0xFFFFFFFF);
 377         }
 378
 379         /* Register all devices together here. This means we can easily hack it to
 380            do mtdconcat etc. if we want to. */
 381         for (i = 0; i < NR_CS553X_CONTROLLERS; i++) {
 382                 if (controllers[i]) {
 383                         /* If any devices registered, return success. Else the last error. */
 384                         mtd_device_register(nand_to_mtd(&controllers[i]->chip),
 385                                             NULL, 0);
 386                         err = 0;
 387                 }
 388         }
 389
 390         return err;
 391 }
 392
 393 module_init(cs553x_init);
 394
 395 static void __exit cs553x_cleanup(void)
 396 {
 397         int i;
 398
 399         for (i = 0; i < NR_CS553X_CONTROLLERS; i++) {
 400                 struct cs553x_nand_controller *controller = controllers[i];
 401                 struct nand_chip *this = &controller->chip;
 402                 struct mtd_info *mtd = nand_to_mtd(this);
 403                 int ret;
 404
 405                 if (!mtd)
 406                         continue;
 407
 408                 /* Release resources, unregister device */
 409                 ret = mtd_device_unregister(mtd);
 410                 WARN_ON(ret);
 411                 nand_cleanup(this);
 412                 kfree(mtd->name);
 413                 controllers[i] = NULL;
 414
 415                 /* unmap physical address */
 416                 iounmap(controller->mmio);
 417
 418                 /* Free the MTD device structure */
 419                 kfree(controller);
 420         }
 421 }
 422
 423 module_exit(cs553x_cleanup);
 424
 425 MODULE_LICENSE("GPL");
 426 MODULE_AUTHOR("David Woodhouse <dwmw2@infradead.org>");
 427 MODULE_DESCRIPTION("NAND controller driver for AMD CS5535/CS5536 companion chip");