Quelle  clk-fractional-divider.c   Sprache: C

// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
/*
 * Copyright (C) 2014 Intel Corporation
 *
 * Adjustable fractional divider clock implementation.
 * Uses rational best approximation algorithm.
 *
 * Output is calculated as
 *
 * rate = (m / n) * parent_rate (1)
 *
 * This is useful when we have a prescaler block which asks for
 * m (numerator) and n (denominator) values to be provided to satisfy
 * the (1) as much as possible.
 *
 * Since m and n have the limitation by a range, e.g.
 *
 * n >= 1, n < N_width, where N_width = 2^nwidth (2)
 *
 * for some cases the output may be saturated. Hence, from (1) and (2),
 * assuming the worst case when m = 1, the inequality
 *
 * floor(log2(parent_rate / rate)) <= nwidth (3)
 *
 * may be derived. Thus, in cases when
 *
 * (parent_rate / rate) >> N_width (4)
 *
 * we might scale up the rate by 2^scale (see the description of
 * CLK_FRAC_DIVIDER_POWER_OF_TWO_PS for additional information), where
 *
 * scale = floor(log2(parent_rate / rate)) - nwidth (5)
 *
 * and assume that the IP, that needs m and n, has also its own
 * prescaler, which is capable to divide by 2^scale. In this way
 * we get the denominator to satisfy the desired range (2) and
 * at the same time a much better result of m and n than simple
 * saturated values.
 */

#include <linux/debugfs.h>
#include <linux/device.h>
#include <linux/io.h>
#include <linux/math.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/rational.h>
#include <linux/slab.h>

#include <linux/clk-provider.h>

#include "clk-fractional-divider.h"

static inline u32 clk_fd_readl(struct clk_fractional_divider *fd)
{
 if (fd->flags & CLK_FRAC_DIVIDER_BIG_ENDIAN)
  return ioread32be(fd->reg);

 return readl(fd->reg);
}

static inline void clk_fd_writel(struct clk_fractional_divider *fd, u32 val)
{
 if (fd->flags & CLK_FRAC_DIVIDER_BIG_ENDIAN)
  iowrite32be(val, fd->reg);
 else
  writel(val, fd->reg);
}

static void clk_fd_get_div(struct clk_hw *hw, struct u32_fract *fract)
{
 struct clk_fractional_divider *fd = to_clk_fd(hw);
 unsigned long flags = 0;
 unsigned long m, n;
 u32 mmask, nmask;
 u32 val;

 if (fd->lock)
  spin_lock_irqsave(fd->lock, flags);
 else
  __acquire(fd->lock);

 val = clk_fd_readl(fd);

 if (fd->lock)
  spin_unlock_irqrestore(fd->lock, flags);
 else
  __release(fd->lock);

 mmask = GENMASK(fd->mwidth - 1, 0) << fd->mshift;
 nmask = GENMASK(fd->nwidth - 1, 0) << fd->nshift;

 m = (val & mmask) >> fd->mshift;
 n = (val & nmask) >> fd->nshift;

 if (fd->flags & CLK_FRAC_DIVIDER_ZERO_BASED) {
  m++;
  n++;
 }

 fract->numerator = m;
 fract->denominator = n;
}

static unsigned long clk_fd_recalc_rate(struct clk_hw *hw, unsigned long parent_rate)
{
 struct u32_fract fract;
 u64 ret;

 clk_fd_get_div(hw, &fract);

 if (!fract.numerator || !fract.denominator)
  return parent_rate;

 ret = (u64)parent_rate * fract.numerator;
 do_div(ret, fract.denominator);

 return ret;
}

void clk_fractional_divider_general_approximation(struct clk_hw *hw,
        unsigned long rate,
        unsigned long *parent_rate,
        unsigned long *m, unsigned long *n)
{
 struct clk_fractional_divider *fd = to_clk_fd(hw);
 unsigned long max_m, max_n;

 /*
 * Get rate closer to *parent_rate to guarantee there is no overflow
 * for m and n. In the result it will be the nearest rate left shifted
 * by (scale - fd->nwidth) bits.
 *
 * For the detailed explanation see the top comment in this file.
 */
 if (fd->flags & CLK_FRAC_DIVIDER_POWER_OF_TWO_PS) {
  unsigned long scale = fls_long(*parent_rate / rate - 1);

  if (scale > fd->nwidth)
   rate <<= scale - fd->nwidth;
 }

 if (fd->flags & CLK_FRAC_DIVIDER_ZERO_BASED) {
  max_m = BIT(fd->mwidth);
  max_n = BIT(fd->nwidth);
 } else {
  max_m = GENMASK(fd->mwidth - 1, 0);
  max_n = GENMASK(fd->nwidth - 1, 0);
 }

 rational_best_approximation(rate, *parent_rate, max_m, max_n, m, n);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(clk_fractional_divider_general_approximation);

static long clk_fd_round_rate(struct clk_hw *hw, unsigned long rate,
         unsigned long *parent_rate)
{
 struct clk_fractional_divider *fd = to_clk_fd(hw);
 unsigned long m, n;
 u64 ret;

 if (!rate || (!clk_hw_can_set_rate_parent(hw) && rate >= *parent_rate))
  return *parent_rate;

 if (fd->approximation)
  fd->approximation(hw, rate, parent_rate, &m, &n);
 else
  clk_fractional_divider_general_approximation(hw, rate, parent_rate, &m, &n);

 ret = (u64)*parent_rate * m;
 do_div(ret, n);

 return ret;
}

static int clk_fd_set_rate(struct clk_hw *hw, unsigned long rate,
      unsigned long parent_rate)
{
 struct clk_fractional_divider *fd = to_clk_fd(hw);
 unsigned long flags = 0;
 unsigned long m, n, max_m, max_n;
 u32 mmask, nmask;
 u32 val;

 if (fd->flags & CLK_FRAC_DIVIDER_ZERO_BASED) {
  max_m = BIT(fd->mwidth);
  max_n = BIT(fd->nwidth);
 } else {
  max_m = GENMASK(fd->mwidth - 1, 0);
  max_n = GENMASK(fd->nwidth - 1, 0);
 }
 rational_best_approximation(rate, parent_rate, max_m, max_n, &m, &n);

 if (fd->flags & CLK_FRAC_DIVIDER_ZERO_BASED) {
  m--;
  n--;
 }

 mmask = GENMASK(fd->mwidth - 1, 0) << fd->mshift;
 nmask = GENMASK(fd->nwidth - 1, 0) << fd->nshift;

 if (fd->lock)
  spin_lock_irqsave(fd->lock, flags);
 else
  __acquire(fd->lock);

 val = clk_fd_readl(fd);
 val &= ~(mmask | nmask);
 val |= (m << fd->mshift) | (n << fd->nshift);
 clk_fd_writel(fd, val);

 if (fd->lock)
  spin_unlock_irqrestore(fd->lock, flags);
 else
  __release(fd->lock);

 return 0;
}

#ifdef CONFIG_DEBUG_FS
static int clk_fd_numerator_get(void *hw, u64 *val)
{
 struct u32_fract fract;

 clk_fd_get_div(hw, &fract);

 *val = fract.numerator;

 return 0;
}
DEFINE_DEBUGFS_ATTRIBUTE(clk_fd_numerator_fops, clk_fd_numerator_get, NULL, "%llu\n");

static int clk_fd_denominator_get(void *hw, u64 *val)
{
 struct u32_fract fract;

 clk_fd_get_div(hw, &fract);

 *val = fract.denominator;

 return 0;
}
DEFINE_DEBUGFS_ATTRIBUTE(clk_fd_denominator_fops, clk_fd_denominator_get, NULL, "%llu\n");

static void clk_fd_debug_init(struct clk_hw *hw, struct dentry *dentry)
{
 debugfs_create_file("numerator", 0444, dentry, hw, &clk_fd_numerator_fops);
 debugfs_create_file("denominator", 0444, dentry, hw, &clk_fd_denominator_fops);
}
#endif

const struct clk_ops clk_fractional_divider_ops = {
 .recalc_rate = clk_fd_recalc_rate,
 .round_rate = clk_fd_round_rate,
 .set_rate = clk_fd_set_rate,
#ifdef CONFIG_DEBUG_FS
 .debug_init = clk_fd_debug_init,
#endif
};
EXPORT_SYMBOL_GPL(clk_fractional_divider_ops);

struct clk_hw *clk_hw_register_fractional_divider(struct device *dev,
  const char *name, const char *parent_name, unsigned long flags,
  void __iomem *reg, u8 mshift, u8 mwidth, u8 nshift, u8 nwidth,
  u8 clk_divider_flags, spinlock_t *lock)
{
 struct clk_fractional_divider *fd;
 struct clk_init_data init;
 struct clk_hw *hw;
 int ret;

 fd = kzalloc(sizeof(*fd), GFP_KERNEL);
 if (!fd)
  return ERR_PTR(-ENOMEM);

 init.name = name;
 init.ops = &clk_fractional_divider_ops;
 init.flags = flags;
 init.parent_names = parent_name ? &parent_name : NULL;
 init.num_parents = parent_name ? 1 : 0;

 fd->reg = reg;
 fd->mshift = mshift;
 fd->mwidth = mwidth;
 fd->nshift = nshift;
 fd->nwidth = nwidth;
 fd->flags = clk_divider_flags;
 fd->lock = lock;
 fd->hw.init = &init;

 hw = &fd->hw;
 ret = clk_hw_register(dev, hw);
 if (ret) {
  kfree(fd);
  hw = ERR_PTR(ret);
 }

 return hw;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(clk_hw_register_fractional_divider);

struct clk *clk_register_fractional_divider(struct device *dev,
  const char *name, const char *parent_name, unsigned long flags,
  void __iomem *reg, u8 mshift, u8 mwidth, u8 nshift, u8 nwidth,
  u8 clk_divider_flags, spinlock_t *lock)
{
 struct clk_hw *hw;

 hw = clk_hw_register_fractional_divider(dev, name, parent_name, flags,
   reg, mshift, mwidth, nshift, nwidth, clk_divider_flags,
   lock);
 if (IS_ERR(hw))
  return ERR_CAST(hw);
 return hw->clk;
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(clk_register_fractional_divider);

void clk_hw_unregister_fractional_divider(struct clk_hw *hw)
{
 struct clk_fractional_divider *fd;

 fd = to_clk_fd(hw);

 clk_hw_unregister(hw);
 kfree(fd);
}