cpu/arm/drv/ser_at91.c

   1 /**
   2  * \file
   3  * <!--
   4  * This file is part of BeRTOS.
   5  *
   6  * Bertos is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9  * (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  19  *
  20  * As a special exception, you may use this file as part of a free software
  21  * library without restriction.  Specifically, if other files instantiate
  22  * templates or use macros or inline functions from this file, or you compile
  23  * this file and link it with other files to produce an executable, this
  24  * file does not by itself cause the resulting executable to be covered by
  25  * the GNU General Public License.  This exception does not however
  26  * invalidate any other reasons why the executable file might be covered by
  27  * the GNU General Public License.
  28  *
  29  * Copyright 2003, 2004 Develer S.r.l. (http://www.develer.com/)
  30  * Copyright 2000 Bernardo Innocenti <bernie@codewiz.org>
  31  *
  32  * -->
  33  *
  34  * \brief ARM UART and SPI I/O driver
  35  *
  36  *
  37  * \version $Id: ser_amr.c 18280 2007-10-11 15:14:20Z asterix $
  38  * \author Daniele Basile <asterix@develer.com>
  39  */
  40
  41 #include <io/arm.h>
  42
  43 //#include "ser_at91.h"
  44 #include <drv/ser.h>
  45 #include <drv/ser_p.h>
  46
  47 #include <hw/hw_ser.h>  /* Required for bus macros overrides */
  48 #include <hw/hw_cpu.h>  /* CLOCK_FREQ */
  49
  50 #include <mware/fifobuf.h>
  51 #include <cfg/debug.h>
  52
  53 #include <appconfig.h>
  54
  55
  56 /**
  57  * \name Overridable serial bus hooks
  58  *
  59  * These can be redefined in hw.h to implement
  60  * special bus policies such as half-duplex, 485, etc.
  61  *
  62  *
  63  * \code
  64  *  TXBEGIN      TXCHAR      TXEND  TXOFF
  65  *    |   __________|__________ |     |
  66  *    |   |   |   |   |   |   | |     |
  67  *    v   v   v   v   v   v   v v     v
  68  * ______  __  __  __  __  __  __  ________________
  69  *       \/  \/  \/  \/  \/  \/  \/
  70  * ______/\__/\__/\__/\__/\__/\__/
  71  *
  72  * \endcode
  73  *
  74  * \{
  75  */
  76
  77 #ifndef SER_UART0_IRQ_INIT
  78         /**
  79          * Default IRQ INIT macro - invoked in uart0_init()
  80          *
  81          * - Disable all interrupt
  82          * - Register USART0 interrupt
  83          * - Enable USART0 clock.
  84          */
  85         #define SER_UART0_IRQ_INIT do { \
  86                 US0_IDR = 0xFFFFFFFF; \
  87                 /* Set the vector. */ \
  88                 AIC_SVR(US0_ID) = uart0_irq_dispatcher; \
  89                 /* Initialize to edge triggered with defined priority. */ \
  90                 AIC_SMR(US0_ID) = AIC_SRCTYPE_INT_EDGE_TRIGGERED; \
  91                 /* Enable the USART IRQ */ \
  92                 AIC_IECR = BV(US0_ID); \
  93                 PMC_PCER = BV(US0_ID); \
  94         } while (0)
  95 #endif
  96
  97 #ifndef SER_UART0_BUS_TXINIT
  98         /**
  99          * Default TXINIT macro - invoked in uart0_init()
 100          *
 101          * - Disable GPIO on USART0 tx/rx pins
 102          * - Reset USART0
 103          * - Set serial param: mode Normal, 8bit data, 1bit stop
 104          * - Enable both the receiver and the transmitter
 105          * - Enable only the RX complete interrupt
 106          */
 107         #if CPU_ARM_AT91
 108                 #define SER_UART0_BUS_TXINIT do { \
 109                         PIOA_PDR = BV(5) | BV(6); \
 110                         US0_CR = BV(US_RSTRX) | BV(US_RSTTX); \
 111                         US0_MR = US_CHMODE_NORMAL | US_CHRL_8 | US_NBSTOP_1; \
 112                         US0_CR = BV(US_RXEN) | BV(US_TXEN); \
 113                         US0_IER = BV(US_RXRDY); \
 114                 } while (0)
 115         /*#elif  Add other ARM families here */
 116         #else
 117                 #error Unknown CPU
 118         #endif
 119
 120 #endif
 121
 122 #ifndef SER_UART0_BUS_TXBEGIN
 123         /**
 124          * Invoked before starting a transmission
 125          *
 126          * - Enable both the receiver and the transmitter
 127          * - Enable both the RX complete and TX empty interrupts
 128          */
 129         #define SER_UART0_BUS_TXBEGIN do { \
 130                 US0_CR = BV(US_RXEN) | BV(US_TXEN); \
 131                 US0_IER = BV(US_TXRDY) | BV(US_RXRDY); \
 132         } while (0)
 133 #endif
 134
 135 #ifndef SER_UART0_BUS_TXCHAR
 136         /**
 137          * Invoked to send one character.
 138          */
 139         #define SER_UART0_BUS_TXCHAR(c) do { \
 140                 US0_THR = c; \
 141         } while (0)
 142 #endif
 143
 144 #ifndef SER_UART0_BUS_TXEND
 145         /**
 146          * Invoked as soon as the txfifo becomes empty
 147          *
 148          * - Keep both the receiver and the transmitter enabled
 149          * - Keep the RX complete interrupt enabled
 150          * - Disable the TX empty interrupts
 151          */
 152         #define SER_UART0_BUS_TXEND do { \
 153                 US0_CR = BV(US_RXEN) | BV(US_TXEN); \
 154                 US0_IER = BV(US_RXRDY); \
 155                 US0_IDR = BV(US_TXRDY); \
 156         } while (0)
 157 #endif
 158
 159 /* End USART0 macros */
 160
 161 #ifndef SER_UART1_IRQ_INIT
 162         /** \sa SER_UART0_BUS_TXINIT */
 163         #define SER_UART1_IRQ_INIT do { \
 164                 US1_IDR = 0xFFFFFFFF; \
 165                 /* Set the vector. */ \
 166                 AIC_SVR(US1_ID) = uart1_irq_dispatcher; \
 167                 /* Initialize to edge triggered with defined priority. */ \
 168                 AIC_SMR(US1_ID) = AIC_SRCTYPE_INT_EDGE_TRIGGERED; \
 169                 /* Enable the USART IRQ */ \
 170                 AIC_IECR = BV(US1_ID); \
 171                 PMC_PCER = BV(US1_ID); \
 172         } while (0)
 173 #endif
 174
 175 #ifndef SER_UART1_BUS_TXINIT
 176         /** \sa SER_UART1_BUS_TXINIT */
 177         #if CPU_ARM_AT91
 178                 #define SER_UART1_BUS_TXINIT do { \
 179                         PIOA_PDR = BV(21) | BV(22); \
 180                         US1_CR = BV(US_RSTRX) | BV(US_RSTTX); \
 181                         US1_MR = US_CHMODE_NORMAL | US_CHRL_8 | US_NBSTOP_1; \
 182                         US1_CR = BV(US_RXEN) | BV(US_TXEN); \
 183                         US1_IER = BV(US_RXRDY); \
 184                 } while (0)
 185         /*#elif  Add other ARM families here */
 186         #else
 187                 #error Unknown CPU
 188         #endif
 189
 190 #endif
 191
 192 #ifndef SER_UART1_BUS_TXBEGIN
 193         /** \sa SER_UART1_BUS_TXBEGIN */
 194         #define SER_UART1_BUS_TXBEGIN do { \
 195                 US1_CR = BV(US_RXEN) | BV(US_TXEN); \
 196                 US1_IER = BV(US_TXRDY) | BV(US_RXRDY); \
 197         } while (0)
 198 #endif
 199
 200 #ifndef SER_UART1_BUS_TXCHAR
 201         /** \sa SER_UART1_BUS_TXCHAR */
 202         #define SER_UART1_BUS_TXCHAR(c) do { \
 203                 US1_THR = c; \
 204         } while (0)
 205 #endif
 206
 207 #ifndef SER_UART1_BUS_TXEND
 208         /** \sa SER_UART1_BUS_TXEND */
 209         #define SER_UART1_BUS_TXEND do { \
 210                 US1_CR = BV(US_RXEN) | BV(US_TXEN); \
 211                 US1_IER = BV(US_RXRDY); \
 212                 US1_IDR = BV(US_TXRDY); \
 213         } while (0)
 214 #endif
 215
 216 /**
 217  * \def CONFIG_SER_STROBE
 218  *
 219  * This is a debug facility that can be used to
 220  * monitor SER interrupt activity on an external pin.
 221  *
 222  * To use strobes, redefine the macros SER_STROBE_ON,
 223  * SER_STROBE_OFF and SER_STROBE_INIT and set
 224  * CONFIG_SER_STROBE to 1.
 225  */
 226 #if !defined(CONFIG_SER_STROBE) || !CONFIG_SER_STROBE
 227         #define SER_STROBE_ON    do {/*nop*/} while(0)
 228         #define SER_STROBE_OFF   do {/*nop*/} while(0)
 229         #define SER_STROBE_INIT  do {/*nop*/} while(0)
 230 #endif
 231
 232
 233 /* From the high-level serial driver */
 234 extern struct Serial ser_handles[SER_CNT];
 235
 236 /* TX and RX buffers */
 237 static unsigned char uart0_txbuffer[CONFIG_UART0_TXBUFSIZE];
 238 static unsigned char uart0_rxbuffer[CONFIG_UART0_RXBUFSIZE];
 239
 240 static unsigned char uart1_txbuffer[CONFIG_UART1_TXBUFSIZE];
 241 static unsigned char uart1_rxbuffer[CONFIG_UART1_RXBUFSIZE];
 242
 243 /**
 244  * Internal hardware state structure
 245  *
 246  * The \a sending variable is true while the transmission
 247  * interrupt is retriggering itself.
 248  *
 249  * For the USARTs the \a sending flag is useful for taking specific
 250  * actions before sending a burst of data, at the start of a trasmission
 251  * but not before every char sent.
 252  *
 253  * For the SPI, this flag is necessary because the SPI sends and receives
 254  * bytes at the same time and the SPI IRQ is unique for send/receive.
 255  * The only way to start transmission is to write data in SPDR (this
 256  * is done by spi_starttx()). We do this *only* if a transfer is
 257  * not already started.
 258  */
 259 struct ArmSerial
 260 {
 261         struct SerialHardware hw;
 262         volatile bool sending;
 263 };
 264
 265
 266 /*
 267  * These are to trick GCC into *not* using absolute addressing mode
 268  * when accessing ser_handles, which is very expensive.
 269  *
 270  * Accessing through these pointers generates much shorter
 271  * (and hopefully faster) code.
 272  */
 273 struct Serial *ser_uart0 = &ser_handles[SER_UART0];
 274 struct Serial *ser_uart1 = &ser_handles[SER_UART1];
 275
 276 /**
 277  * Serial 0 TX interrupt handler
 278  */
 279 static void uart0_irq_tx(void)
 280 {
 281         SER_STROBE_ON;
 282
 283         struct FIFOBuffer * const txfifo = &ser_uart0->txfifo;
 284
 285         if (fifo_isempty(txfifo))
 286         {
 287                 SER_UART0_BUS_TXEND;
 288         }
 289         else
 290         {
 291                 char c = fifo_pop(txfifo);
 292                 kprintf("USART0 tx char: %c\n", c);
 293                 SER_UART0_BUS_TXCHAR(c);
 294         }
 295
 296         SER_STROBE_OFF;
 297 }
 298
 299 /**
 300  * Serial 0 RX complete interrupt handler.
 301  */
 302 static void uart0_irq_rx(void)
 303 {
 304         SER_STROBE_ON;
 305
 306         /* Should be read before US_CRS */
 307         ser_uart0->status |= US0_CSR & (SERRF_RXSROVERRUN | SERRF_FRAMEERROR);
 308
 309         char c = US0_RHR;
 310         struct FIFOBuffer * const rxfifo = &ser_uart0->rxfifo;
 311
 312         if (fifo_isfull(rxfifo))
 313                 ser_uart0->status |= SERRF_RXFIFOOVERRUN;
 314         else
 315         {
 316                 kprintf("USART0 recv char: %c\n", c);
 317                 fifo_push(rxfifo, c);
 318         }
 319
 320         SER_STROBE_OFF;
 321 }
 322
 323 /**
 324  * Serial IRQ dispatcher for USART0.
 325  */
 326 static void uart0_irq_dispatcher(void) __attribute__ ((naked));
 327 static void uart0_irq_dispatcher(void)
 328 {
 329         IRQ_ENTRY();
 330
 331         if (US0_IMR & BV(US_RXRDY))
 332         {
 333                 kprintf("IRQ RX USART0\n");
 334                 uart0_irq_rx();
 335         }
 336         if (US0_IMR & BV(US_TXRDY))
 337         {
 338                 kprintf("IRQ TX USART0\n");
 339                 uart0_irq_tx();
 340         }
 341         IRQ_EXIT();
 342 }
 343
 344 /**
 345  * Serial 1 TX interrupt handler
 346  */
 347 static void uart1_irq_tx(void)
 348 {
 349         SER_STROBE_ON;
 350
 351         struct FIFOBuffer * const txfifo = &ser_uart1->txfifo;
 352
 353         if (fifo_isempty(txfifo))
 354         {
 355                 SER_UART1_BUS_TXEND;
 356         }
 357         else
 358         {
 359                 char c = fifo_pop(txfifo);
 360                 kprintf("USART1 tx char: %c\n", c);
 361                 SER_UART1_BUS_TXCHAR(c);
 362         }
 363
 364         SER_STROBE_OFF;
 365 }
 366
 367 /**
 368  * Serial 1 RX complete interrupt handler.
 369  */
 370 static void uart1_irq_rx(void)
 371 {
 372         SER_STROBE_ON;
 373
 374         /* Should be read before US_CRS */
 375         ser_uart1->status |= US1_CSR & (SERRF_RXSROVERRUN | SERRF_FRAMEERROR);
 376
 377         char c = US1_RHR;
 378         struct FIFOBuffer * const rxfifo = &ser_uart1->rxfifo;
 379
 380         if (fifo_isfull(rxfifo))
 381                 ser_uart1->status |= SERRF_RXFIFOOVERRUN;
 382         else
 383         {
 384                 kprintf("USART1 recv char: %c\n", c);
 385                 fifo_push(rxfifo, c);
 386         }
 387
 388         SER_STROBE_OFF;
 389 }
 390
 391 /**
 392  * Serial IRQ dispatcher for USART1.
 393  */
 394 static void uart1_irq_dispatcher(void) __attribute__ ((naked));
 395 static void uart1_irq_dispatcher(void)
 396 {
 397         IRQ_ENTRY();
 398
 399         if (US1_IMR & BV(US_RXRDY))
 400         {
 401                 kprintf("IRQ RX USART1\n");
 402                 uart1_irq_rx();
 403         }
 404         if (US1_IMR & BV(US_TXRDY))
 405         {
 406                 kprintf("IRQ TX USART1\n");
 407                 uart1_irq_tx();
 408         }
 409         IRQ_EXIT();
 410 }
 411 /*
 412  * Callbacks for USART0
 413  */
 414 static void uart0_init(
 415         UNUSED_ARG(struct SerialHardware *, _hw),
 416         UNUSED_ARG(struct Serial *, ser))
 417 {
 418         SER_UART0_IRQ_INIT;
 419         SER_UART0_BUS_TXINIT;
 420         SER_STROBE_INIT;
 421 }
 422
 423 static void uart0_cleanup(UNUSED_ARG(struct SerialHardware *, _hw))
 424 {
 425         US0_CR = BV(US_RSTRX) | BV(US_RSTTX) | BV(US_RXDIS) | BV(US_TXDIS) | BV(US_RSTSTA);
 426 }
 427
 428 static void uart0_enabletxirq(struct SerialHardware *_hw)
 429 {
 430         struct ArmSerial *hw = (struct ArmSerial *)_hw;
 431
 432         /*
 433          * WARNING: racy code here!  The tx interrupt sets hw->sending to false
 434          * when it runs with an empty fifo.  The order of statements in the
 435          * if-block matters.
 436          */
 437         if (!hw->sending)
 438         {
 439                 hw->sending = true;
 440                 SER_UART0_BUS_TXBEGIN;
 441         }
 442 }
 443
 444 static void uart0_setbaudrate(UNUSED_ARG(struct SerialHardware *, _hw), unsigned long rate)
 445 {
 446         /* Compute baud-rate period */
 447         US0_BRGR = CLOCK_FREQ / (16 * rate);
 448         //DB(kprintf("uart0_setbaudrate(rate=%lu): period=%d\n", rate, period);)
 449 }
 450
 451 static void uart0_setparity(UNUSED_ARG(struct SerialHardware *, _hw), int parity)
 452 {
 453         /* Set UART parity */
 454         switch(parity)
 455         {
 456                 case SER_PARITY_NONE:
 457                 {
 458             /* Parity mode. */
 459                         US0_MR |= US_PAR_MASK;
 460                         break;
 461                 }
 462                 case SER_PARITY_EVEN:
 463                 {
 464             /* Even parity.*/
 465                         US0_MR |= US_PAR_EVEN;
 466                         break;
 467                 }
 468                 case SER_PARITY_ODD:
 469                 {
 470             /* Odd parity.*/
 471                         US0_MR |= US_PAR_ODD;
 472                         break;
 473                 }
 474         }
 475
 476 }
 477 /*
 478  * Callbacks for USART1
 479  */
 480 static void uart1_init(
 481         UNUSED_ARG(struct SerialHardware *, _hw),
 482         UNUSED_ARG(struct Serial *, ser))
 483 {
 484         SER_UART1_IRQ_INIT;
 485         SER_UART1_BUS_TXINIT;
 486         SER_STROBE_INIT;
 487 }
 488
 489 static void uart1_cleanup(UNUSED_ARG(struct SerialHardware *, _hw))
 490 {
 491         US1_CR = BV(US_RSTRX) | BV(US_RSTTX) | BV(US_RXDIS) | BV(US_TXDIS) | BV(US_RSTSTA);
 492 }
 493
 494 static void uart1_enabletxirq(struct SerialHardware *_hw)
 495 {
 496         struct ArmSerial *hw = (struct ArmSerial *)_hw;
 497
 498         /*
 499          * WARNING: racy code here!  The tx interrupt sets hw->sending to false
 500          * when it runs with an empty fifo.  The order of statements in the
 501          * if-block matters.
 502          */
 503         if (!hw->sending)
 504         {
 505                 hw->sending = true;
 506                 SER_UART1_BUS_TXBEGIN;
 507         }
 508 }
 509
 510 static void uart1_setbaudrate(UNUSED_ARG(struct SerialHardware *, _hw), unsigned long rate)
 511 {
 512         /* Compute baud-rate period */
 513         US1_BRGR = CLOCK_FREQ / (16 * rate);
 514         //DB(kprintf("uart0_setbaudrate(rate=%lu): period=%d\n", rate, period);)
 515 }
 516
 517 static void uart1_setparity(UNUSED_ARG(struct SerialHardware *, _hw), int parity)
 518 {
 519         /* Set UART parity */
 520         switch(parity)
 521         {
 522                 case SER_PARITY_NONE:
 523                 {
 524             /* Parity mode. */
 525                         US1_MR |= US_PAR_MASK;
 526                         break;
 527                 }
 528                 case SER_PARITY_EVEN:
 529                 {
 530             /* Even parity.*/
 531                         US1_MR |= US_PAR_EVEN;
 532                         break;
 533                 }
 534                 case SER_PARITY_ODD:
 535                 {
 536             /* Odd parity.*/
 537                         US1_MR |= US_PAR_ODD;
 538                         break;
 539                 }
 540         }
 541
 542 }
 543
 544 static bool tx_sending(struct SerialHardware* _hw)
 545 {
 546         struct ArmSerial *hw = (struct ArmSerial *)_hw;
 547         return hw->sending;
 548 }
 549
 550 // FIXME: move into compiler.h?  Ditch?
 551 #if COMPILER_C99
 552         #define C99INIT(name,val) .name = val
 553 #elif defined(__GNUC__)
 554         #define C99INIT(name,val) name: val
 555 #else
 556         #warning No designated initializers, double check your code
 557         #define C99INIT(name,val) (val)
 558 #endif
 559
 560 /*
 561  * High-level interface data structures
 562  */
 563 static const struct SerialHardwareVT UART0_VT =
 564 {
 565         C99INIT(init, uart0_init),
 566         C99INIT(cleanup, uart0_cleanup),
 567         C99INIT(setBaudrate, uart0_setbaudrate),
 568         C99INIT(setParity, uart0_setparity),
 569         C99INIT(txStart, uart0_enabletxirq),
 570         C99INIT(txSending, tx_sending),
 571 };
 572
 573 static const struct SerialHardwareVT UART1_VT =
 574 {
 575         C99INIT(init, uart1_init),
 576         C99INIT(cleanup, uart1_cleanup),
 577         C99INIT(setBaudrate, uart1_setbaudrate),
 578         C99INIT(setParity, uart1_setparity),
 579         C99INIT(txStart, uart1_enabletxirq),
 580         C99INIT(txSending, tx_sending),
 581 };
 582
 583 static struct ArmSerial UARTDescs[SER_CNT] =
 584 {
 585         {
 586                 C99INIT(hw, /**/) {
 587                         C99INIT(table, &UART0_VT),
 588                         C99INIT(txbuffer, uart0_txbuffer),
 589                         C99INIT(rxbuffer, uart0_rxbuffer),
 590                         C99INIT(txbuffer_size, sizeof(uart0_txbuffer)),
 591                         C99INIT(rxbuffer_size, sizeof(uart0_rxbuffer)),
 592                 },
 593                 C99INIT(sending, false),
 594         },
 595         {
 596                 C99INIT(hw, /**/) {
 597                         C99INIT(table, &UART1_VT),
 598                         C99INIT(txbuffer, uart1_txbuffer),
 599                         C99INIT(rxbuffer, uart1_rxbuffer),
 600                         C99INIT(txbuffer_size, sizeof(uart1_txbuffer)),
 601                         C99INIT(rxbuffer_size, sizeof(uart1_rxbuffer)),
 602                 },
 603                 C99INIT(sending, false),
 604         }
 605 };
 606
 607 struct SerialHardware *ser_hw_getdesc(int unit)
 608 {
 609         ASSERT(unit < SER_CNT);
 610         return &UARTDescs[unit].hw;
 611 }