1 /* ------------------------------------------------------------------------- */
 
   2 /* i2c-algo-bit.c i2c driver algorithms for bit-shift adapters               */
 
   3 /* ------------------------------------------------------------------------- */
 
   4 /*   Copyright (C) 1995-2000 Simon G. Vogl
 
   6     This program 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.
 
  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.
 
  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., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.                */
 
  19 /* ------------------------------------------------------------------------- */
 
  21 /* With some changes from Frodo Looijaard <frodol@dds.nl>, Kyösti Mälkki
 
  22    <kmalkki@cc.hut.fi> and Jean Delvare <khali@linux-fr.org> */
 
  24 #include <linux/kernel.h>
 
  25 #include <linux/module.h>
 
  26 #include <linux/delay.h>
 
  27 #include <linux/slab.h>
 
  28 #include <linux/init.h>
 
  29 #include <linux/errno.h>
 
  30 #include <linux/sched.h>
 
  31 #include <linux/i2c.h>
 
  32 #include <linux/i2c-algo-bit.h>
 
  35 /* ----- global defines ----------------------------------------------- */
 
  36 #define DEB(x) if (i2c_debug>=1) x;
 
  37 #define DEB2(x) if (i2c_debug>=2) x;
 
  38 #define DEBSTAT(x) if (i2c_debug>=3) x; /* print several statistical values*/
 
  39 #define DEBPROTO(x) if (i2c_debug>=9) { x; }
 
  40         /* debug the protocol by showing transferred bits */
 
  43 /* ----- global variables --------------------------------------------- */
 
  48 static int bit_test;    /* see if the line-setting functions work       */
 
  50 /* --- setting states on the bus with the right timing: --------------- */
 
  52 #define setsda(adap,val) adap->setsda(adap->data, val)
 
  53 #define setscl(adap,val) adap->setscl(adap->data, val)
 
  54 #define getsda(adap) adap->getsda(adap->data)
 
  55 #define getscl(adap) adap->getscl(adap->data)
 
  57 static inline void sdalo(struct i2c_algo_bit_data *adap)
 
  63 static inline void sdahi(struct i2c_algo_bit_data *adap)
 
  69 static inline void scllo(struct i2c_algo_bit_data *adap)
 
  76  * Raise scl line, and do checking for delays. This is necessary for slower
 
  79 static inline int sclhi(struct i2c_algo_bit_data *adap)
 
  85         /* Not all adapters have scl sense line... */
 
  86         if (adap->getscl == NULL ) {
 
  92         while (! getscl(adap) ) {       
 
  93                 /* the hw knows how to read the clock line,
 
  94                  * so we wait until it actually gets high.
 
  95                  * This is safer as some chips may hold it low
 
  96                  * while they are processing data internally. 
 
  98                 if (time_after_eq(jiffies, start+adap->timeout)) {
 
 103         DEBSTAT(printk(KERN_DEBUG "needed %ld jiffies\n", jiffies-start));
 
 104         udelay(adap->udelay);
 
 109 /* --- other auxiliary functions -------------------------------------- */
 
 110 static void i2c_start(struct i2c_algo_bit_data *adap) 
 
 112         /* assert: scl, sda are high */
 
 113         DEBPROTO(printk("S "));
 
 118 static void i2c_repstart(struct i2c_algo_bit_data *adap) 
 
 120         /* scl, sda may not be high */
 
 121         DEBPROTO(printk(" Sr "));
 
 124         udelay(adap->udelay);
 
 131 static void i2c_stop(struct i2c_algo_bit_data *adap) 
 
 133         DEBPROTO(printk("P\n"));
 
 134         /* assert: scl is low */
 
 142 /* send a byte without start cond., look for arbitration, 
 
 143    check ackn. from slave */
 
 145  * 1 if the device acknowledged
 
 146  * 0 if the device did not ack
 
 147  * -ETIMEDOUT if an error occurred (while raising the scl line)
 
 149 static int i2c_outb(struct i2c_adapter *i2c_adap, char c)
 
 154         struct i2c_algo_bit_data *adap = i2c_adap->algo_data;
 
 156         /* assert: scl is low */
 
 157         for ( i=7 ; i>=0 ; i-- ) {
 
 160                 udelay(adap->udelay);
 
 161                 DEBPROTO(printk(KERN_DEBUG "%d",sb!=0));
 
 162                 if (sclhi(adap)<0) { /* timed out */
 
 163                         sdahi(adap); /* we don't want to block the net */
 
 164                         DEB2(printk(KERN_DEBUG " i2c_outb: 0x%02x, timeout at bit #%d\n", c&0xff, i));
 
 167                 /* do arbitration here: 
 
 168                  * if ( sb && ! getsda(adap) ) -> ouch! Get out of here.
 
 171                 udelay(adap->udelay);
 
 174         if (sclhi(adap)<0){ /* timeout */
 
 175             DEB2(printk(KERN_DEBUG " i2c_outb: 0x%02x, timeout at ack\n", c&0xff));
 
 178         /* read ack: SDA should be pulled down by slave */
 
 179         ack=getsda(adap);       /* ack: sda is pulled low ->success.     */
 
 180         DEB2(printk(KERN_DEBUG " i2c_outb: 0x%02x , getsda() = %d\n", c & 0xff, ack));
 
 182         DEBPROTO( printk(KERN_DEBUG "[%2.2x]",c&0xff) );
 
 183         DEBPROTO(if (0==ack){ printk(KERN_DEBUG " A ");} else printk(KERN_DEBUG " NA ") );
 
 185         return 0==ack;          /* return 1 if device acked      */
 
 186         /* assert: scl is low (sda undef) */
 
 190 static int i2c_inb(struct i2c_adapter *i2c_adap) 
 
 192         /* read byte via i2c port, without start/stop sequence  */
 
 193         /* acknowledge is sent in i2c_read.                     */
 
 195         unsigned char indata=0;
 
 196         struct i2c_algo_bit_data *adap = i2c_adap->algo_data;
 
 198         /* assert: scl is low */
 
 201                 if (sclhi(adap)<0) { /* timeout */
 
 202                         DEB2(printk(KERN_DEBUG " i2c_inb: timeout at bit #%d\n", 7-i));
 
 210         /* assert: scl is low */
 
 211         DEB2(printk(KERN_DEBUG "i2c_inb: 0x%02x\n", indata & 0xff));
 
 213         DEBPROTO(printk(KERN_DEBUG " 0x%02x", indata & 0xff));
 
 214         return (int) (indata & 0xff);
 
 218  * Sanity check for the adapter hardware - check the reaction of
 
 219  * the bus lines only if it seems to be idle.
 
 221 static int test_bus(struct i2c_algo_bit_data *adap, char* name) {
 
 224         if (adap->getscl==NULL)
 
 225                 printk(KERN_INFO "i2c-algo-bit.o: Testing SDA only, "
 
 226                         "SCL is not readable.\n");
 
 229         scl=(adap->getscl==NULL?1:getscl(adap));
 
 230         printk(KERN_DEBUG "i2c-algo-bit.o: (0) scl=%d, sda=%d\n",scl,sda);
 
 232                 printk(KERN_WARNING "i2c-algo-bit.o: %s seems to be busy.\n", name);
 
 238         scl=(adap->getscl==NULL?1:getscl(adap));
 
 239         printk(KERN_DEBUG "i2c-algo-bit.o: (1) scl=%d, sda=%d\n",scl,sda);
 
 241                 printk(KERN_WARNING "i2c-algo-bit.o: SDA stuck high!\n");
 
 245                 printk(KERN_WARNING "i2c-algo-bit.o: SCL unexpected low "
 
 246                         "while pulling SDA low!\n");
 
 252         scl=(adap->getscl==NULL?1:getscl(adap));
 
 253         printk(KERN_DEBUG "i2c-algo-bit.o: (2) scl=%d, sda=%d\n",scl,sda);
 
 255                 printk(KERN_WARNING "i2c-algo-bit.o: SDA stuck low!\n");
 
 259                 printk(KERN_WARNING "i2c-algo-bit.o: SCL unexpected low "
 
 260                         "while pulling SDA high!\n");
 
 266         scl=(adap->getscl==NULL?0:getscl(adap));
 
 267         printk(KERN_DEBUG "i2c-algo-bit.o: (3) scl=%d, sda=%d\n",scl,sda);
 
 269                 printk(KERN_WARNING "i2c-algo-bit.o: SCL stuck high!\n");
 
 273                 printk(KERN_WARNING "i2c-algo-bit.o: SDA unexpected low "
 
 274                         "while pulling SCL low!\n");
 
 280         scl=(adap->getscl==NULL?1:getscl(adap));
 
 281         printk(KERN_DEBUG "i2c-algo-bit.o: (4) scl=%d, sda=%d\n",scl,sda);
 
 283                 printk(KERN_WARNING "i2c-algo-bit.o: SCL stuck low!\n");
 
 287                 printk(KERN_WARNING "i2c-algo-bit.o: SDA unexpected low "
 
 288                         "while pulling SCL high!\n");
 
 291         printk(KERN_INFO "i2c-algo-bit.o: %s passed test.\n",name);
 
 299 /* ----- Utility functions
 
 302 /* try_address tries to contact a chip for a number of
 
 303  * times before it gives up.
 
 306  * 0 chip did not answer
 
 307  * -x transmission error
 
 309 static inline int try_address(struct i2c_adapter *i2c_adap,
 
 310                        unsigned char addr, int retries)
 
 312         struct i2c_algo_bit_data *adap = i2c_adap->algo_data;
 
 314         for (i=0;i<=retries;i++) {
 
 315                 ret = i2c_outb(i2c_adap,addr);
 
 317                         break;  /* success! */
 
 319                 udelay(5/*adap->udelay*/);
 
 320                 if (i==retries)  /* no success */
 
 323                 udelay(adap->udelay);
 
 326              printk(KERN_DEBUG "i2c-algo-bit.o: Used %d tries to %s client at 0x%02x : %s\n",
 
 327                     i+1, addr & 1 ? "read" : "write", addr>>1,
 
 328                     ret==1 ? "success" : ret==0 ? "no ack" : "failed, timeout?" )
 
 333 static int sendbytes(struct i2c_adapter *i2c_adap, struct i2c_msg *msg)
 
 335         struct i2c_algo_bit_data *adap = i2c_adap->algo_data;
 
 337         const char *temp = msg->buf;
 
 338         int count = msg->len;
 
 339         unsigned short nak_ok = msg->flags & I2C_M_IGNORE_NAK; 
 
 345                 DEB2(dev_dbg(&i2c_adap->dev, "sendbytes: writing %2.2X\n", c&0xff));
 
 346                 retval = i2c_outb(i2c_adap,c);
 
 347                 if ((retval>0) || (nak_ok && (retval==0)))  { /* ok or ignored NAK */
 
 351                 } else { /* arbitration or no acknowledge */
 
 352                         dev_err(&i2c_adap->dev, "sendbytes: error - bailout.\n");
 
 354                         return (retval<0)? retval : -EFAULT;
 
 355                                 /* got a better one ?? */
 
 358                 /* from asm/delay.h */
 
 359                 __delay(adap->mdelay * (loops_per_sec / 1000) );
 
 365 static inline int readbytes(struct i2c_adapter *i2c_adap, struct i2c_msg *msg)
 
 368         int rdcount=0;          /* counts bytes read */
 
 369         struct i2c_algo_bit_data *adap = i2c_adap->algo_data;
 
 370         char *temp = msg->buf;
 
 371         int count = msg->len;
 
 374                 inval = i2c_inb(i2c_adap);
 
 375 /*printk("%#02x ",inval); if ( ! (count % 16) ) printk("\n"); */
 
 379                 } else {   /* read timed out */
 
 380                         printk(KERN_ERR "i2c-algo-bit.o: readbytes: i2c_inb timed out.\n");
 
 387                 if (msg->flags & I2C_M_NO_RD_ACK)
 
 390                 if ( count > 0 ) {              /* send ack */
 
 392                         DEBPROTO(printk(" Am "));
 
 394                         sdahi(adap);    /* neg. ack on last byte */
 
 395                         DEBPROTO(printk(" NAm "));
 
 397                 if (sclhi(adap)<0) {    /* timeout */
 
 399                         printk(KERN_ERR "i2c-algo-bit.o: readbytes: Timeout at ack\n");
 
 408 /* doAddress initiates the transfer by generating the start condition (in
 
 409  * try_address) and transmits the address in the necessary format to handle
 
 410  * reads, writes as well as 10bit-addresses.
 
 412  *  0 everything went okay, the chip ack'ed, or IGNORE_NAK flag was set
 
 413  * -x an error occurred (like: -EREMOTEIO if the device did not answer, or
 
 414  *      -ETIMEDOUT, for example if the lines are stuck...) 
 
 416 static inline int bit_doAddress(struct i2c_adapter *i2c_adap, struct i2c_msg *msg) 
 
 418         unsigned short flags = msg->flags;
 
 419         unsigned short nak_ok = msg->flags & I2C_M_IGNORE_NAK;
 
 420         struct i2c_algo_bit_data *adap = i2c_adap->algo_data;
 
 425         retries = nak_ok ? 0 : i2c_adap->retries;
 
 427         if ( (flags & I2C_M_TEN)  ) { 
 
 428                 /* a ten bit address */
 
 429                 addr = 0xf0 | (( msg->addr >> 7) & 0x03);
 
 430                 DEB2(printk(KERN_DEBUG "addr0: %d\n",addr));
 
 431                 /* try extended address code...*/
 
 432                 ret = try_address(i2c_adap, addr, retries);
 
 433                 if ((ret != 1) && !nak_ok)  {
 
 434                         printk(KERN_ERR "died at extended address code.\n");
 
 437                 /* the remaining 8 bit address */
 
 438                 ret = i2c_outb(i2c_adap,msg->addr & 0x7f);
 
 439                 if ((ret != 1) && !nak_ok) {
 
 440                         /* the chip did not ack / xmission error occurred */
 
 441                         printk(KERN_ERR "died at 2nd address code.\n");
 
 444                 if ( flags & I2C_M_RD ) {
 
 446                         /* okay, now switch into reading mode */
 
 448                         ret = try_address(i2c_adap, addr, retries);
 
 449                         if ((ret!=1) && !nak_ok) {
 
 450                                 printk(KERN_ERR "died at extended address code.\n");
 
 454         } else {                /* normal 7bit address  */
 
 455                 addr = ( msg->addr << 1 );
 
 456                 if (flags & I2C_M_RD )
 
 458                 if (flags & I2C_M_REV_DIR_ADDR )
 
 460                 ret = try_address(i2c_adap, addr, retries);
 
 461                 if ((ret!=1) && !nak_ok)
 
 468 static int bit_xfer(struct i2c_adapter *i2c_adap,
 
 469                     struct i2c_msg msgs[], int num)
 
 471         struct i2c_msg *pmsg;
 
 472         struct i2c_algo_bit_data *adap = i2c_adap->algo_data;
 
 475         unsigned short nak_ok;
 
 478         for (i=0;i<num;i++) {
 
 480                 nak_ok = pmsg->flags & I2C_M_IGNORE_NAK; 
 
 481                 if (!(pmsg->flags & I2C_M_NOSTART)) {
 
 485                         ret = bit_doAddress(i2c_adap, pmsg);
 
 486                         if ((ret != 0) && !nak_ok) {
 
 487                             DEB2(printk(KERN_DEBUG "i2c-algo-bit.o: NAK from device addr %2.2x msg #%d\n"
 
 489                             return (ret<0) ? ret : -EREMOTEIO;
 
 492                 if (pmsg->flags & I2C_M_RD ) {
 
 493                         /* read bytes into buffer*/
 
 494                         ret = readbytes(i2c_adap, pmsg);
 
 495                         DEB2(printk(KERN_DEBUG "i2c-algo-bit.o: read %d bytes.\n",ret));
 
 496                         if (ret < pmsg->len ) {
 
 497                                 return (ret<0)? ret : -EREMOTEIO;
 
 500                         /* write bytes from buffer */
 
 501                         ret = sendbytes(i2c_adap, pmsg);
 
 502                         DEB2(printk(KERN_DEBUG "i2c-algo-bit.o: wrote %d bytes.\n",ret));
 
 503                         if (ret < pmsg->len ) {
 
 504                                 return (ret<0) ? ret : -EREMOTEIO;
 
 512 static u32 bit_func(struct i2c_adapter *adap)
 
 514         return I2C_FUNC_I2C | I2C_FUNC_SMBUS_EMUL | 
 
 515                I2C_FUNC_10BIT_ADDR | I2C_FUNC_PROTOCOL_MANGLING;
 
 519 /* -----exported algorithm data: -------------------------------------  */
 
 521 static struct i2c_algorithm i2c_bit_algo = {
 
 522         .master_xfer    = bit_xfer,
 
 523         .functionality  = bit_func,
 
 527  * registering functions to load algorithms at runtime 
 
 529 int i2c_bit_add_bus(struct i2c_adapter *adap)
 
 531         struct i2c_algo_bit_data *bit_adap = adap->algo_data;
 
 534                 int ret = test_bus(bit_adap, adap->name);
 
 539         DEB2(dev_dbg(&adap->dev, "hw routines registered.\n"));
 
 541         /* register new adapter to i2c module... */
 
 542         adap->algo = &i2c_bit_algo;
 
 544         adap->timeout = 100;    /* default values, should       */
 
 545         adap->retries = 3;      /* be replaced by defines       */
 
 547         i2c_add_adapter(adap);
 
 552 int i2c_bit_del_bus(struct i2c_adapter *adap)
 
 554         return i2c_del_adapter(adap);
 
 557 EXPORT_SYMBOL(i2c_bit_add_bus);
 
 558 EXPORT_SYMBOL(i2c_bit_del_bus);
 
 560 MODULE_AUTHOR("Simon G. Vogl <simon@tk.uni-linz.ac.at>");
 
 561 MODULE_DESCRIPTION("I2C-Bus bit-banging algorithm");
 
 562 MODULE_LICENSE("GPL");
 
 564 module_param(bit_test, bool, 0);
 
 565 module_param(i2c_debug, int, S_IRUGO | S_IWUSR);
 
 567 MODULE_PARM_DESC(bit_test, "Test the lines of the bus to see if it is stuck");
 
 568 MODULE_PARM_DESC(i2c_debug,
 
 569                  "debug level - 0 off; 1 normal; 2,3 more verbose; 9 bit-protocol");