// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
/*
 * NBUS driver for TS-4600 based boards
 *
 * Copyright (c) 2016 - Savoir-faire Linux
 * Author: Sebastien Bourdelin <sebastien.bourdelin@savoirfairelinux.com>
 *
 * This driver implements a GPIOs bit-banged bus, called the NBUS by Technologic
 * Systems. It is used to communicate with the peripherals in the FPGA on the
 * TS-4600 SoM.
 */

#include <linux/bitops.h>
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/mutex.h>
#include <linux/of_platform.h>
#include <linux/platform_device.h>
#include <linux/pwm.h>
#include <linux/ts-nbus.h>

#define TS_NBUS_DIRECTION_IN  0
#define TS_NBUS_DIRECTION_OUT 1
#define TS_NBUS_WRITE_ADR 0
#define TS_NBUS_WRITE_VAL 1

struct ts_nbus {
 struct pwm_device *pwm;
 struct gpio_descs *data;
 struct gpio_desc *csn;
 struct gpio_desc *txrx;
 struct gpio_desc *strobe;
 struct gpio_desc *ale;
 struct gpio_desc *rdy;
 struct mutex lock;
};

/*
 * request all gpios required by the bus.
 */
static int ts_nbus_init_pdata(struct platform_device *pdev,
         struct ts_nbus *ts_nbus)
{
 ts_nbus->data = devm_gpiod_get_array(&pdev->dev, "ts,data",
   GPIOD_OUT_HIGH);
 if (IS_ERR(ts_nbus->data))
  return dev_err_probe(&pdev->dev, PTR_ERR(ts_nbus->data),
         "failed to retrieve ts,data-gpio from dts\n");

 ts_nbus->csn = devm_gpiod_get(&pdev->dev, "ts,csn", GPIOD_OUT_HIGH);
 if (IS_ERR(ts_nbus->csn))
  return dev_err_probe(&pdev->dev, PTR_ERR(ts_nbus->csn),
         "failed to retrieve ts,csn-gpio from dts\n");

 ts_nbus->txrx = devm_gpiod_get(&pdev->dev, "ts,txrx", GPIOD_OUT_HIGH);
 if (IS_ERR(ts_nbus->txrx))
  return dev_err_probe(&pdev->dev, PTR_ERR(ts_nbus->txrx),
         "failed to retrieve ts,txrx-gpio from dts\n");

 ts_nbus->strobe = devm_gpiod_get(&pdev->dev, "ts,strobe", GPIOD_OUT_HIGH);
 if (IS_ERR(ts_nbus->strobe))
  return dev_err_probe(&pdev->dev, PTR_ERR(ts_nbus->strobe),
         "failed to retrieve ts,strobe-gpio from dts\n");

 ts_nbus->ale = devm_gpiod_get(&pdev->dev, "ts,ale", GPIOD_OUT_HIGH);
 if (IS_ERR(ts_nbus->ale))
  return dev_err_probe(&pdev->dev, PTR_ERR(ts_nbus->ale),
         "failed to retrieve ts,ale-gpio from dts\n");

 ts_nbus->rdy = devm_gpiod_get(&pdev->dev, "ts,rdy", GPIOD_IN);
 if (IS_ERR(ts_nbus->rdy))
  return dev_err_probe(&pdev->dev, PTR_ERR(ts_nbus->rdy),
         "failed to retrieve ts,rdy-gpio from dts\n");

 return 0;
}

/*
 * the data gpios are used for reading and writing values, their directions
 * should be adjusted accordingly.
 */
static void ts_nbus_set_direction(struct ts_nbus *ts_nbus, int direction)
{
 int i;

 for (i = 0; i < 8; i++) {
  if (direction == TS_NBUS_DIRECTION_IN)
   gpiod_direction_input(ts_nbus->data->desc[i]);
  else
   /* when used as output the default state of the data
 * lines are set to high */
   gpiod_direction_output(ts_nbus->data->desc[i], 1);
 }
}

/*
 * reset the bus in its initial state.
 * The data, csn, strobe and ale lines must be zero'ed to let the FPGA knows a
 * new transaction can be process.
 */
static void ts_nbus_reset_bus(struct ts_nbus *ts_nbus)
{
 DECLARE_BITMAP(values, 8);

 values[0] = 0;

 gpiod_set_array_value_cansleep(8, ts_nbus->data->desc,
           ts_nbus->data->info, values);
 gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->csn, 0);
 gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->strobe, 0);
 gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->ale, 0);
}

/*
 * let the FPGA knows it can process.
 */
static void ts_nbus_start_transaction(struct ts_nbus *ts_nbus)
{
 gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->strobe, 1);
}

/*
 * read a byte value from the data gpios.
 * return 0 on success or negative errno on failure.
 */
static int ts_nbus_read_byte(struct ts_nbus *ts_nbus, u8 *val)
{
 struct gpio_descs *gpios = ts_nbus->data;
 int ret, i;

 *val = 0;
 for (i = 0; i < 8; i++) {
  ret = gpiod_get_value_cansleep(gpios->desc[i]);
  if (ret < 0)
   return ret;
  if (ret)
   *val |= BIT(i);
 }

 return 0;
}

/*
 * set the data gpios accordingly to the byte value.
 */
static void ts_nbus_write_byte(struct ts_nbus *ts_nbus, u8 byte)
{
 struct gpio_descs *gpios = ts_nbus->data;
 DECLARE_BITMAP(values, 8);

 values[0] = byte;

 gpiod_set_array_value_cansleep(8, gpios->desc, gpios->info, values);
}

/*
 * reading the bus consists of resetting the bus, then notifying the FPGA to
 * send the data in the data gpios and return the read value.
 * return 0 on success or negative errno on failure.
 */
static int ts_nbus_read_bus(struct ts_nbus *ts_nbus, u8 *val)
{
 ts_nbus_reset_bus(ts_nbus);
 ts_nbus_start_transaction(ts_nbus);

 return ts_nbus_read_byte(ts_nbus, val);
}

/*
 * writing to the bus consists of resetting the bus, then define the type of
 * command (address/value), write the data and notify the FPGA to retrieve the
 * value in the data gpios.
 */
static void ts_nbus_write_bus(struct ts_nbus *ts_nbus, int cmd, u8 val)
{
 ts_nbus_reset_bus(ts_nbus);

 if (cmd == TS_NBUS_WRITE_ADR)
  gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->ale, 1);

 ts_nbus_write_byte(ts_nbus, val);
 ts_nbus_start_transaction(ts_nbus);
}

/*
 * read the value in the FPGA register at the given address.
 * return 0 on success or negative errno on failure.
 */
int ts_nbus_read(struct ts_nbus *ts_nbus, u8 adr, u16 *val)
{
 int ret, i;
 u8 byte;

 /* bus access must be atomic */
 mutex_lock(&ts_nbus->lock);

 /* set the bus in read mode */
 gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->txrx, 0);

 /* write address */
 ts_nbus_write_bus(ts_nbus, TS_NBUS_WRITE_ADR, adr);

 /* set the data gpios direction as input before reading */
 ts_nbus_set_direction(ts_nbus, TS_NBUS_DIRECTION_IN);

 /* reading value MSB first */
 do {
  *val = 0;
  byte = 0;
  for (i = 1; i >= 0; i--) {
   /* read a byte from the bus, leave on error */
   ret = ts_nbus_read_bus(ts_nbus, &byte);
   if (ret < 0)
    goto err;

   /* append the byte read to the final value */
   *val |= byte << (i * 8);
  }
  gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->csn, 1);
  ret = gpiod_get_value_cansleep(ts_nbus->rdy);
 } while (ret);

err:
 /* restore the data gpios direction as output after reading */
 ts_nbus_set_direction(ts_nbus, TS_NBUS_DIRECTION_OUT);

 mutex_unlock(&ts_nbus->lock);

 return ret;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(ts_nbus_read);

/*
 * write the desired value in the FPGA register at the given address.
 */
int ts_nbus_write(struct ts_nbus *ts_nbus, u8 adr, u16 val)
{
 int i;

 /* bus access must be atomic */
 mutex_lock(&ts_nbus->lock);

 /* set the bus in write mode */
 gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->txrx, 1);

 /* write address */
 ts_nbus_write_bus(ts_nbus, TS_NBUS_WRITE_ADR, adr);

 /* writing value MSB first */
 for (i = 1; i >= 0; i--)
  ts_nbus_write_bus(ts_nbus, TS_NBUS_WRITE_VAL, (u8)(val >> (i * 8)));

 /* wait for completion */
 gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->csn, 1);
 while (gpiod_get_value_cansleep(ts_nbus->rdy) != 0) {
  gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->csn, 0);
  gpiod_set_value_cansleep(ts_nbus->csn, 1);
 }

 mutex_unlock(&ts_nbus->lock);

 return 0;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(ts_nbus_write);

static int ts_nbus_probe(struct platform_device *pdev)
{
 struct pwm_device *pwm;
 struct pwm_state state;
 struct device *dev = &pdev->dev;
 struct ts_nbus *ts_nbus;
 int ret;

 ts_nbus = devm_kzalloc(dev, sizeof(*ts_nbus), GFP_KERNEL);
 if (!ts_nbus)
  return -ENOMEM;

 mutex_init(&ts_nbus->lock);

 ret = ts_nbus_init_pdata(pdev, ts_nbus);
 if (ret < 0)
  return ret;

 pwm = devm_pwm_get(dev, NULL);
 if (IS_ERR(pwm))
  return dev_err_probe(dev, PTR_ERR(pwm),
         "unable to request PWM\n");

 pwm_init_state(pwm, &state);
 if (!state.period)
  return dev_err_probe(dev, -EINVAL, "invalid PWM period\n");

 state.duty_cycle = state.period;
 state.enabled = true;

 ret = pwm_apply_might_sleep(pwm, &state);
 if (ret < 0)
  return dev_err_probe(dev, ret, "failed to configure PWM\n");

 /*
  * we can now start the FPGA and populate the peripherals.
 */
 ts_nbus->pwm = pwm;

 /*
  * let the child nodes retrieve this instance of the ts-nbus.
 */
 dev_set_drvdata(dev, ts_nbus);

 ret = of_platform_populate(dev->of_node, NULL, NULL, dev);
 if (ret < 0)
  return dev_err_probe(dev, ret,
         "failed to populate platform devices on bus\n");

 dev_info(dev, "initialized\n");

 return 0;
}

static void ts_nbus_remove(struct platform_device *pdev)
{
 struct ts_nbus *ts_nbus = dev_get_drvdata(&pdev->dev);

 /* shutdown the FPGA */
 mutex_lock(&ts_nbus->lock);
 pwm_disable(ts_nbus->pwm);
 mutex_unlock(&ts_nbus->lock);
}

static const struct of_device_id ts_nbus_of_match[] = {
 { .compatible = "technologic,ts-nbus", },
 { },
};
MODULE_DEVICE_TABLE(of, ts_nbus_of_match);

static struct platform_driver ts_nbus_driver = {
 .probe  = ts_nbus_probe,
 .remove  = ts_nbus_remove,
 .driver  = {
  .name = "ts_nbus",
  .of_match_table = ts_nbus_of_match,
 },
};

module_platform_driver(ts_nbus_driver);

MODULE_ALIAS("platform:ts_nbus");
MODULE_AUTHOR("Sebastien Bourdelin <sebastien.bourdelin@savoirfairelinux.com>");
MODULE_DESCRIPTION("Technologic Systems NBUS");
MODULE_LICENSE("GPL v2");