// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * MDIO I2C bridge
 *
 * Copyright (C) 2015-2016 Russell King
 * Copyright (C) 2021 Marek Behun
 *
 * Network PHYs can appear on I2C buses when they are part of SFP module.
 * This driver exposes these PHYs to the networking PHY code, allowing
 * our PHY drivers access to these PHYs, and so allowing configuration
 * of their settings.
 */
#include <linux/i2c.h>
#include <linux/mdio/mdio-i2c.h>
#include <linux/phy.h>
#include <linux/sfp.h>

/*
 * I2C bus addresses 0x50 and 0x51 are normally an EEPROM, which is
 * specified to be present in SFP modules.  These correspond with PHY
 * addresses 16 and 17.  Disallow access to these "phy" addresses.
 */
static bool i2c_mii_valid_phy_id(int phy_id)
{
 return phy_id != 0x10 && phy_id != 0x11;
}

static unsigned int i2c_mii_phy_addr(int phy_id)
{
 return phy_id + 0x40;
}

static int i2c_mii_read_default_c45(struct mii_bus *bus, int phy_id, int devad,
        int reg)
{
 struct i2c_adapter *i2c = bus->priv;
 struct i2c_msg msgs[2];
 u8 addr[3], data[2], *p;
 int bus_addr, ret;

 if (!i2c_mii_valid_phy_id(phy_id))
  return 0xffff;

 p = addr;
 if (devad >= 0) {
  *p++ = 0x20 | devad;
  *p++ = reg >> 8;
 }
 *p++ = reg;

 bus_addr = i2c_mii_phy_addr(phy_id);
 msgs[0].addr = bus_addr;
 msgs[0].flags = 0;
 msgs[0].len = p - addr;
 msgs[0].buf = addr;
 msgs[1].addr = bus_addr;
 msgs[1].flags = I2C_M_RD;
 msgs[1].len = sizeof(data);
 msgs[1].buf = data;

 ret = i2c_transfer(i2c, msgs, ARRAY_SIZE(msgs));
 if (ret != ARRAY_SIZE(msgs))
  return 0xffff;

 return data[0] << 8 | data[1];
}

static int i2c_mii_write_default_c45(struct mii_bus *bus, int phy_id,
         int devad, int reg, u16 val)
{
 struct i2c_adapter *i2c = bus->priv;
 struct i2c_msg msg;
 int ret;
 u8 data[5], *p;

 if (!i2c_mii_valid_phy_id(phy_id))
  return 0;

 p = data;
 if (devad >= 0) {
  *p++ = devad;
  *p++ = reg >> 8;
 }
 *p++ = reg;
 *p++ = val >> 8;
 *p++ = val;

 msg.addr = i2c_mii_phy_addr(phy_id);
 msg.flags = 0;
 msg.len = p - data;
 msg.buf = data;

 ret = i2c_transfer(i2c, &msg, 1);

 return ret < 0 ? ret : 0;
}

static int i2c_mii_read_default_c22(struct mii_bus *bus, int phy_id, int reg)
{
 return i2c_mii_read_default_c45(bus, phy_id, -1, reg);
}

static int i2c_mii_write_default_c22(struct mii_bus *bus, int phy_id, int reg,
         u16 val)
{
 return i2c_mii_write_default_c45(bus, phy_id, -1, reg, val);
}

static int smbus_byte_mii_read_default_c22(struct mii_bus *bus, int phy_id,
        int reg)
{
 struct i2c_adapter *i2c = bus->priv;
 union i2c_smbus_data smbus_data;
 int val = 0, ret;

 if (!i2c_mii_valid_phy_id(phy_id))
  return 0;

 i2c_lock_bus(i2c, I2C_LOCK_SEGMENT);

 ret = __i2c_smbus_xfer(i2c, i2c_mii_phy_addr(phy_id), 0,
          I2C_SMBUS_READ, reg,
          I2C_SMBUS_BYTE_DATA, &smbus_data);
 if (ret < 0)
  goto unlock;

 val = (smbus_data.byte & 0xff) << 8;

 ret = __i2c_smbus_xfer(i2c, i2c_mii_phy_addr(phy_id), 0,
          I2C_SMBUS_READ, reg,
          I2C_SMBUS_BYTE_DATA, &smbus_data);

unlock:
 i2c_unlock_bus(i2c, I2C_LOCK_SEGMENT);

 if (ret < 0)
  return ret;

 val |= smbus_data.byte & 0xff;

 return val;
}

static int smbus_byte_mii_write_default_c22(struct mii_bus *bus, int phy_id,
         int reg, u16 val)
{
 struct i2c_adapter *i2c = bus->priv;
 union i2c_smbus_data smbus_data;
 int ret;

 if (!i2c_mii_valid_phy_id(phy_id))
  return 0;

 smbus_data.byte = (val & 0xff00) >> 8;

 i2c_lock_bus(i2c, I2C_LOCK_SEGMENT);

 ret = __i2c_smbus_xfer(i2c, i2c_mii_phy_addr(phy_id), 0,
          I2C_SMBUS_WRITE, reg,
          I2C_SMBUS_BYTE_DATA, &smbus_data);
 if (ret < 0)
  goto unlock;

 smbus_data.byte = val & 0xff;

 ret = __i2c_smbus_xfer(i2c, i2c_mii_phy_addr(phy_id), 0,
          I2C_SMBUS_WRITE, reg,
          I2C_SMBUS_BYTE_DATA, &smbus_data);

unlock:
 i2c_unlock_bus(i2c, I2C_LOCK_SEGMENT);

 return ret < 0 ? ret : 0;
}

/* RollBall SFPs do not access internal PHY via I2C address 0x56, but
 * instead via address 0x51, when SFP page is set to 0x03 and password to
 * 0xffffffff.
 *
 * address  size  contents  description
 * -------  ----  --------  -----------
 * 0x80     1     CMD       0x01/0x02/0x04 for write/read/done
 * 0x81     1     DEV       Clause 45 device
 * 0x82     2     REG       Clause 45 register
 * 0x84     2     VAL       Register value
 */
#define ROLLBALL_PHY_I2C_ADDR  0x51

#define ROLLBALL_PASSWORD  (SFP_VSL + 3)

#define ROLLBALL_CMD_ADDR  0x80
#define ROLLBALL_DATA_ADDR  0x81

#define ROLLBALL_CMD_WRITE  0x01
#define ROLLBALL_CMD_READ  0x02
#define ROLLBALL_CMD_DONE  0x04

#define SFP_PAGE_ROLLBALL_MDIO  3

static int __i2c_transfer_err(struct i2c_adapter *i2c, struct i2c_msg *msgs,
         int num)
{
 int ret;

 ret = __i2c_transfer(i2c, msgs, num);
 if (ret < 0)
  return ret;
 else if (ret != num)
  return -EIO;
 else
  return 0;
}

static int __i2c_rollball_get_page(struct i2c_adapter *i2c, int bus_addr,
       u8 *page)
{
 struct i2c_msg msgs[2];
 u8 addr = SFP_PAGE;

 msgs[0].addr = bus_addr;
 msgs[0].flags = 0;
 msgs[0].len = 1;
 msgs[0].buf = &addr;

 msgs[1].addr = bus_addr;
 msgs[1].flags = I2C_M_RD;
 msgs[1].len = 1;
 msgs[1].buf = page;

 return __i2c_transfer_err(i2c, msgs, 2);
}

static int __i2c_rollball_set_page(struct i2c_adapter *i2c, int bus_addr,
       u8 page)
{
 struct i2c_msg msg;
 u8 buf[2];

 buf[0] = SFP_PAGE;
 buf[1] = page;

 msg.addr = bus_addr;
 msg.flags = 0;
 msg.len = 2;
 msg.buf = buf;

 return __i2c_transfer_err(i2c, &msg, 1);
}

/* In order to not interfere with other SFP code (which possibly may manipulate
 * SFP_PAGE), for every transfer we do this:
 *   1. lock the bus
 *   2. save content of SFP_PAGE
 *   3. set SFP_PAGE to 3
 *   4. do the transfer
 *   5. restore original SFP_PAGE
 *   6. unlock the bus
 * Note that one might think that steps 2 to 5 could be theoretically done all
 * in one call to i2c_transfer (by constructing msgs array in such a way), but
 * unfortunately tests show that this does not work :-( Changed SFP_PAGE does
 * not take into account until i2c_transfer() is done.
 */
static int i2c_transfer_rollball(struct i2c_adapter *i2c,
     struct i2c_msg *msgs, int num)
{
 int ret, main_err = 0;
 u8 saved_page;

 i2c_lock_bus(i2c, I2C_LOCK_SEGMENT);

 /* save original page */
 ret = __i2c_rollball_get_page(i2c, msgs->addr, &saved_page);
 if (ret)
  goto unlock;

 /* change to RollBall MDIO page */
 ret = __i2c_rollball_set_page(i2c, msgs->addr, SFP_PAGE_ROLLBALL_MDIO);
 if (ret)
  goto unlock;

 /* do the transfer; we try to restore original page if this fails */
 ret = __i2c_transfer_err(i2c, msgs, num);
 if (ret)
  main_err = ret;

 /* restore original page */
 ret = __i2c_rollball_set_page(i2c, msgs->addr, saved_page);

unlock:
 i2c_unlock_bus(i2c, I2C_LOCK_SEGMENT);

 return main_err ? : ret;
}

static int i2c_rollball_mii_poll(struct mii_bus *bus, int bus_addr, u8 *buf,
     size_t len)
{
 struct i2c_adapter *i2c = bus->priv;
 struct i2c_msg msgs[2];
 u8 cmd_addr, tmp, *res;
 int i, ret;

 cmd_addr = ROLLBALL_CMD_ADDR;

 res = buf ? buf : &tmp;
 len = buf ? len : 1;

 msgs[0].addr = bus_addr;
 msgs[0].flags = 0;
 msgs[0].len = 1;
 msgs[0].buf = &cmd_addr;

 msgs[1].addr = bus_addr;
 msgs[1].flags = I2C_M_RD;
 msgs[1].len = len;
 msgs[1].buf = res;

 /* By experiment it takes up to 70 ms to access a register for these
  * SFPs. Sleep 20ms between iterations and try 10 times.
 */
 i = 10;
 do {
  msleep(20);

  ret = i2c_transfer_rollball(i2c, msgs, ARRAY_SIZE(msgs));
  if (ret)
   return ret;

  if (*res == ROLLBALL_CMD_DONE)
   return 0;
 } while (i-- > 0);

 dev_dbg(&bus->dev, "poll timed out\n");

 return -ETIMEDOUT;
}

static int i2c_rollball_mii_cmd(struct mii_bus *bus, int bus_addr, u8 cmd,
    u8 *data, size_t len)
{
 struct i2c_adapter *i2c = bus->priv;
 struct i2c_msg msgs[2];
 u8 cmdbuf[2];

 cmdbuf[0] = ROLLBALL_CMD_ADDR;
 cmdbuf[1] = cmd;

 msgs[0].addr = bus_addr;
 msgs[0].flags = 0;
 msgs[0].len = len;
 msgs[0].buf = data;

 msgs[1].addr = bus_addr;
 msgs[1].flags = 0;
 msgs[1].len = sizeof(cmdbuf);
 msgs[1].buf = cmdbuf;

 return i2c_transfer_rollball(i2c, msgs, ARRAY_SIZE(msgs));
}

static int i2c_mii_read_rollball(struct mii_bus *bus, int phy_id, int devad,
     int reg)
{
 u8 buf[4], res[6];
 int bus_addr, ret;
 u16 val;

 bus_addr = i2c_mii_phy_addr(phy_id);
 if (bus_addr != ROLLBALL_PHY_I2C_ADDR)
  return 0xffff;

 buf[0] = ROLLBALL_DATA_ADDR;
 buf[1] = devad;
 buf[2] = (reg >> 8) & 0xff;
 buf[3] = reg & 0xff;

 ret = i2c_rollball_mii_cmd(bus, bus_addr, ROLLBALL_CMD_READ, buf,
       sizeof(buf));
 if (ret < 0)
  return ret;

 ret = i2c_rollball_mii_poll(bus, bus_addr, res, sizeof(res));
 if (ret == -ETIMEDOUT)
  return 0xffff;
 else if (ret < 0)
  return ret;

 val = res[4] << 8 | res[5];

 return val;
}

static int i2c_mii_write_rollball(struct mii_bus *bus, int phy_id, int devad,
      int reg, u16 val)
{
 int bus_addr, ret;
 u8 buf[6];

 bus_addr = i2c_mii_phy_addr(phy_id);
 if (bus_addr != ROLLBALL_PHY_I2C_ADDR)
  return 0;

 buf[0] = ROLLBALL_DATA_ADDR;
 buf[1] = devad;
 buf[2] = (reg >> 8) & 0xff;
 buf[3] = reg & 0xff;
 buf[4] = val >> 8;
 buf[5] = val & 0xff;

 ret = i2c_rollball_mii_cmd(bus, bus_addr, ROLLBALL_CMD_WRITE, buf,
       sizeof(buf));
 if (ret < 0)
  return ret;

 ret = i2c_rollball_mii_poll(bus, bus_addr, NULL, 0);
 if (ret < 0)
  return ret;

 return 0;
}

static int i2c_mii_init_rollball(struct i2c_adapter *i2c)
{
 struct i2c_msg msg;
 u8 pw[5];
 int ret;

 pw[0] = ROLLBALL_PASSWORD;
 pw[1] = 0xff;
 pw[2] = 0xff;
 pw[3] = 0xff;
 pw[4] = 0xff;

 msg.addr = ROLLBALL_PHY_I2C_ADDR;
 msg.flags = 0;
 msg.len = sizeof(pw);
 msg.buf = pw;

 ret = i2c_transfer(i2c, &msg, 1);
 if (ret < 0)
  return ret;
 else if (ret != 1)
  return -EIO;
 else
  return 0;
}

static bool mdio_i2c_check_functionality(struct i2c_adapter *i2c,
      enum mdio_i2c_proto protocol)
{
 if (i2c_check_functionality(i2c, I2C_FUNC_I2C))
  return true;

 if (i2c_check_functionality(i2c, I2C_FUNC_SMBUS_BYTE_DATA) &&
     protocol == MDIO_I2C_MARVELL_C22)
  return true;

 return false;
}

struct mii_bus *mdio_i2c_alloc(struct device *parent, struct i2c_adapter *i2c,
          enum mdio_i2c_proto protocol)
{
 struct mii_bus *mii;
 int ret;

 if (!mdio_i2c_check_functionality(i2c, protocol))
  return ERR_PTR(-EINVAL);

 mii = mdiobus_alloc();
 if (!mii)
  return ERR_PTR(-ENOMEM);

 snprintf(mii->id, MII_BUS_ID_SIZE, "i2c:%s", dev_name(parent));
 mii->parent = parent;
 mii->priv = i2c;

 /* Only use SMBus if we have no other choice */
 if (i2c_check_functionality(i2c, I2C_FUNC_SMBUS_BYTE_DATA) &&
     !i2c_check_functionality(i2c, I2C_FUNC_I2C)) {
  mii->read = smbus_byte_mii_read_default_c22;
  mii->write = smbus_byte_mii_write_default_c22;
  return mii;
 }

 switch (protocol) {
 case MDIO_I2C_ROLLBALL:
  ret = i2c_mii_init_rollball(i2c);
  if (ret < 0) {
   dev_err(parent,
    "Cannot initialize RollBall MDIO I2C protocol: %d\n",
    ret);
   mdiobus_free(mii);
   return ERR_PTR(ret);
  }

  mii->read_c45 = i2c_mii_read_rollball;
  mii->write_c45 = i2c_mii_write_rollball;
  break;
 default:
  mii->read = i2c_mii_read_default_c22;
  mii->write = i2c_mii_write_default_c22;
  mii->read_c45 = i2c_mii_read_default_c45;
  mii->write_c45 = i2c_mii_write_default_c45;
  break;
 }

 return mii;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(mdio_i2c_alloc);

MODULE_AUTHOR("Russell King");
MODULE_DESCRIPTION("MDIO I2C bridge library");
MODULE_LICENSE("GPL v2");