common/usb_kbd.c

   1 /*
   2  * (C) Copyright 2001
   3  * Denis Peter, MPL AG Switzerland
   4  *
   5  * Part of this source has been derived from the Linux USB
   6  * project.
   7  *
   8  * See file CREDITS for list of people who contributed to this
   9  * project.
  10  *
  11  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
  13  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of
  14  * the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  19  * GNU General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  22  * along with this program; if not, write to the Free Software
  23  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston,
  24  * MA 02111-1307 USA
  25  *
  26  */
  27 #include <common.h>
  28 #include <malloc.h>
  29 #include <stdio_dev.h>
  30 #include <asm/byteorder.h>
  31
  32 #include <usb.h>
  33
  34 #ifdef  USB_KBD_DEBUG
  35 #define USB_KBD_PRINTF(fmt, args...)    printf(fmt, ##args)
  36 #else
  37 #define USB_KBD_PRINTF(fmt, args...)
  38 #endif
  39
  40 /*
  41  * If overwrite_console returns 1, the stdin, stderr and stdout
  42  * are switched to the serial port, else the settings in the
  43  * environment are used
  44  */
  45 #ifdef CONFIG_SYS_CONSOLE_OVERWRITE_ROUTINE
  46 extern int overwrite_console(void);
  47 #else
  48 int overwrite_console(void)
  49 {
  50         return 0;
  51 }
  52 #endif
  53
  54 /* Keyboard sampling rate */
  55 #define REPEAT_RATE     (40 / 4)        /* 40msec -> 25cps */
  56 #define REPEAT_DELAY    10              /* 10 x REPEAT_RATE = 400msec */
  57
  58 #define NUM_LOCK        0x53
  59 #define CAPS_LOCK       0x39
  60 #define SCROLL_LOCK     0x47
  61
  62 /* Modifier bits */
  63 #define LEFT_CNTR       (1 << 0)
  64 #define LEFT_SHIFT      (1 << 1)
  65 #define LEFT_ALT        (1 << 2)
  66 #define LEFT_GUI        (1 << 3)
  67 #define RIGHT_CNTR      (1 << 4)
  68 #define RIGHT_SHIFT     (1 << 5)
  69 #define RIGHT_ALT       (1 << 6)
  70 #define RIGHT_GUI       (1 << 7)
  71
  72 /* Size of the keyboard buffer */
  73 #define USB_KBD_BUFFER_LEN      0x20
  74
  75 /* Device name */
  76 #define DEVNAME                 "usbkbd"
  77
  78 /* Keyboard maps */
  79 static const unsigned char usb_kbd_numkey[] = {
  80         '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', '0',
  81         '\r', 0x1b, '\b', '\t', ' ', '-', '=', '[', ']',
  82         '\\', '#', ';', '\'', '`', ',', '.', '/'
  83 };
  84 static const unsigned char usb_kbd_numkey_shifted[] = {
  85         '!', '@', '#', '$', '%', '^', '&', '*', '(', ')',
  86         '\r', 0x1b, '\b', '\t', ' ', '_', '+', '{', '}',
  87         '|', '~', ':', '"', '~', '<', '>', '?'
  88 };
  89
  90 static const unsigned char usb_kbd_num_keypad[] = {
  91         '/', '*', '-', '+', '\r',
  92         '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', '0',
  93         '.', 0, 0, 0, '='
  94 };
  95
  96 /*
  97  * NOTE: It's important for the NUM, CAPS, SCROLL-lock bits to be in this
  98  *       order. See usb_kbd_setled() function!
  99  */
 100 #define USB_KBD_NUMLOCK         (1 << 0)
 101 #define USB_KBD_CAPSLOCK        (1 << 1)
 102 #define USB_KBD_SCROLLLOCK      (1 << 2)
 103 #define USB_KBD_CTRL            (1 << 3)
 104
 105 #define USB_KBD_LEDMASK         \
 106         (USB_KBD_NUMLOCK | USB_KBD_CAPSLOCK | USB_KBD_SCROLLLOCK)
 107
 108 struct usb_kbd_pdata {
 109         uint32_t        repeat_delay;
 110
 111         uint32_t        usb_in_pointer;
 112         uint32_t        usb_out_pointer;
 113         uint8_t         usb_kbd_buffer[USB_KBD_BUFFER_LEN];
 114
 115         uint8_t         new[8];
 116         uint8_t         old[8];
 117
 118         uint8_t         flags;
 119 };
 120
 121 /* Generic keyboard event polling. */
 122 void usb_kbd_generic_poll(void)
 123 {
 124         struct stdio_dev *dev;
 125         struct usb_device *usb_kbd_dev;
 126         struct usb_kbd_pdata *data;
 127         struct usb_interface *iface;
 128         struct usb_endpoint_descriptor *ep;
 129         int pipe;
 130         int maxp;
 131
 132         /* Get the pointer to USB Keyboard device pointer */
 133         dev = stdio_get_by_name(DEVNAME);
 134         usb_kbd_dev = (struct usb_device *)dev->priv;
 135         data = usb_kbd_dev->privptr;
 136         iface = &usb_kbd_dev->config.if_desc[0];
 137         ep = &iface->ep_desc[0];
 138         pipe = usb_rcvintpipe(usb_kbd_dev, ep->bEndpointAddress);
 139
 140         /* Submit a interrupt transfer request */
 141         maxp = usb_maxpacket(usb_kbd_dev, pipe);
 142         usb_submit_int_msg(usb_kbd_dev, pipe, data->new,
 143                         maxp > 8 ? 8 : maxp, ep->bInterval);
 144 }
 145
 146 /* Puts character in the queue and sets up the in and out pointer. */
 147 static void usb_kbd_put_queue(struct usb_kbd_pdata *data, char c)
 148 {
 149         if (data->usb_in_pointer == USB_KBD_BUFFER_LEN - 1) {
 150                 /* Check for buffer full. */
 151                 if (data->usb_out_pointer == 0)
 152                         return;
 153
 154                 data->usb_in_pointer = 0;
 155         } else {
 156                 /* Check for buffer full. */
 157                 if (data->usb_in_pointer == data->usb_out_pointer - 1)
 158                         return;
 159
 160                 data->usb_in_pointer++;
 161         }
 162
 163         data->usb_kbd_buffer[data->usb_in_pointer] = c;
 164 }
 165
 166 /*
 167  * Set the LEDs. Since this is used in the irq routine, the control job is
 168  * issued with a timeout of 0. This means, that the job is queued without
 169  * waiting for job completion.
 170  */
 171 static void usb_kbd_setled(struct usb_device *dev)
 172 {
 173         struct usb_interface *iface = &dev->config.if_desc[0];
 174         struct usb_kbd_pdata *data = dev->privptr;
 175         uint32_t leds = data->flags & USB_KBD_LEDMASK;
 176
 177         usb_control_msg(dev, usb_sndctrlpipe(dev, 0),
 178                 USB_REQ_SET_REPORT, USB_TYPE_CLASS | USB_RECIP_INTERFACE,
 179                 0x200, iface->desc.bInterfaceNumber, (void *)&leds, 1, 0);
 180 }
 181
 182 #define CAPITAL_MASK    0x20
 183 /* Translate the scancode in ASCII */
 184 static int usb_kbd_translate(struct usb_kbd_pdata *data, unsigned char scancode,
 185                                 unsigned char modifier, int pressed)
 186 {
 187         uint8_t keycode = 0;
 188
 189         /* Key released */
 190         if (pressed == 0) {
 191                 data->repeat_delay = 0;
 192                 return 0;
 193         }
 194
 195         if (pressed == 2) {
 196                 data->repeat_delay++;
 197                 if (data->repeat_delay < REPEAT_DELAY)
 198                         return 0;
 199
 200                 data->repeat_delay = REPEAT_DELAY;
 201         }
 202
 203         /* Alphanumeric values */
 204         if ((scancode > 3) && (scancode <= 0x1d)) {
 205                 keycode = scancode - 4 + 'a';
 206
 207                 if (data->flags & USB_KBD_CAPSLOCK)
 208                         keycode &= ~CAPITAL_MASK;
 209
 210                 if (modifier & (LEFT_SHIFT | RIGHT_SHIFT)) {
 211                         /* Handle CAPSLock + Shift pressed simultaneously */
 212                         if (keycode & CAPITAL_MASK)
 213                                 keycode &= ~CAPITAL_MASK;
 214                         else
 215                                 keycode |= CAPITAL_MASK;
 216                 }
 217         }
 218
 219         if ((scancode > 0x1d) && (scancode < 0x3a)) {
 220                 /* Shift pressed */
 221                 if (modifier & (LEFT_SHIFT | RIGHT_SHIFT))
 222                         keycode = usb_kbd_numkey_shifted[scancode - 0x1e];
 223                 else
 224                         keycode = usb_kbd_numkey[scancode - 0x1e];
 225         }
 226
 227         /* Numeric keypad */
 228         if ((scancode >= 0x54) && (scancode <= 0x67))
 229                 keycode = usb_kbd_num_keypad[scancode - 0x54];
 230
 231         if (data->flags & USB_KBD_CTRL)
 232                 keycode = scancode - 0x3;
 233
 234         if (pressed == 1) {
 235                 if (scancode == NUM_LOCK) {
 236                         data->flags ^= USB_KBD_NUMLOCK;
 237                         return 1;
 238                 }
 239
 240                 if (scancode == CAPS_LOCK) {
 241                         data->flags ^= USB_KBD_CAPSLOCK;
 242                         return 1;
 243                 }
 244                 if (scancode == SCROLL_LOCK) {
 245                         data->flags ^= USB_KBD_SCROLLLOCK;
 246                         return 1;
 247                 }
 248         }
 249
 250         /* Report keycode if any */
 251         if (keycode) {
 252                 USB_KBD_PRINTF("%c", keycode);
 253                 usb_kbd_put_queue(data, keycode);
 254         }
 255
 256         return 0;
 257 }
 258
 259 static uint32_t usb_kbd_service_key(struct usb_device *dev, int i, int up)
 260 {
 261         uint32_t res = 0;
 262         struct usb_kbd_pdata *data = dev->privptr;
 263         uint8_t *new;
 264         uint8_t *old;
 265
 266         if (up) {
 267                 new = data->old;
 268                 old = data->new;
 269         } else {
 270                 new = data->new;
 271                 old = data->old;
 272         }
 273
 274         if ((old[i] > 3) && (memscan(new + 2, old[i], 6) == new + 8))
 275                 res |= usb_kbd_translate(data, old[i], data->new[0], up);
 276
 277         return res;
 278 }
 279
 280 /* Interrupt service routine */
 281 static int usb_kbd_irq_worker(struct usb_device *dev)
 282 {
 283         struct usb_kbd_pdata *data = dev->privptr;
 284         int i, res = 0;
 285
 286         /* No combo key pressed */
 287         if (data->new[0] == 0x00)
 288                 data->flags &= ~USB_KBD_CTRL;
 289         /* Left or Right Ctrl pressed */
 290         else if ((data->new[0] == LEFT_CNTR) || (data->new[0] == RIGHT_CNTR))
 291                 data->flags |= USB_KBD_CTRL;
 292
 293         for (i = 2; i < 8; i++) {
 294                 res |= usb_kbd_service_key(dev, i, 0);
 295                 res |= usb_kbd_service_key(dev, i, 1);
 296         }
 297
 298         /* Key is still pressed */
 299         if ((data->new[2] > 3) && (data->old[2] == data->new[2]))
 300                 res |= usb_kbd_translate(data, data->new[2], data->new[0], 2);
 301
 302         if (res == 1)
 303                 usb_kbd_setled(dev);
 304
 305         memcpy(data->old, data->new, 8);
 306
 307         return 1;
 308 }
 309
 310 /* Keyboard interrupt handler */
 311 static int usb_kbd_irq(struct usb_device *dev)
 312 {
 313         if ((dev->irq_status != 0) || (dev->irq_act_len != 8)) {
 314                 USB_KBD_PRINTF("USB KBD: Error %lX, len %d\n",
 315                                 dev->irq_status, dev->irq_act_len);
 316                 return 1;
 317         }
 318
 319         return usb_kbd_irq_worker(dev);
 320 }
 321
 322 /* Interrupt polling */
 323 static inline void usb_kbd_poll_for_event(struct usb_device *dev)
 324 {
 325 #if     defined(CONFIG_SYS_USB_EVENT_POLL)
 326         usb_event_poll();
 327         usb_kbd_irq_worker(dev);
 328 #elif   defined(CONFIG_SYS_USB_EVENT_POLL_VIA_CONTROL_EP)
 329         struct usb_interface *iface;
 330         struct usb_kbd_pdata *data = dev->privptr;
 331         iface = &dev->config.if_desc[0];
 332         usb_get_report(dev, iface->desc.bInterfaceNumber,
 333                         1, 0, data->new, sizeof(data->new));
 334         if (memcmp(data->old, data->new, sizeof(data->new)))
 335                 usb_kbd_irq_worker(dev);
 336 #endif
 337 }
 338
 339 /* test if a character is in the queue */
 340 static int usb_kbd_testc(void)
 341 {
 342         struct stdio_dev *dev;
 343         struct usb_device *usb_kbd_dev;
 344         struct usb_kbd_pdata *data;
 345
 346         dev = stdio_get_by_name(DEVNAME);
 347         usb_kbd_dev = (struct usb_device *)dev->priv;
 348         data = usb_kbd_dev->privptr;
 349
 350         usb_kbd_poll_for_event(usb_kbd_dev);
 351
 352         return !(data->usb_in_pointer == data->usb_out_pointer);
 353 }
 354
 355 /* gets the character from the queue */
 356 static int usb_kbd_getc(void)
 357 {
 358         struct stdio_dev *dev;
 359         struct usb_device *usb_kbd_dev;
 360         struct usb_kbd_pdata *data;
 361
 362         dev = stdio_get_by_name(DEVNAME);
 363         usb_kbd_dev = (struct usb_device *)dev->priv;
 364         data = usb_kbd_dev->privptr;
 365
 366         while (data->usb_in_pointer == data->usb_out_pointer)
 367                 usb_kbd_poll_for_event(usb_kbd_dev);
 368
 369         if (data->usb_out_pointer == USB_KBD_BUFFER_LEN - 1)
 370                 data->usb_out_pointer = 0;
 371         else
 372                 data->usb_out_pointer++;
 373
 374         return data->usb_kbd_buffer[data->usb_out_pointer];
 375 }
 376
 377 /* probes the USB device dev for keyboard type. */
 378 static int usb_kbd_probe(struct usb_device *dev, unsigned int ifnum)
 379 {
 380         struct usb_interface *iface;
 381         struct usb_endpoint_descriptor *ep;
 382         struct usb_kbd_pdata *data;
 383         int pipe, maxp;
 384
 385         if (dev->descriptor.bNumConfigurations != 1)
 386                 return 0;
 387
 388         iface = &dev->config.if_desc[ifnum];
 389
 390         if (iface->desc.bInterfaceClass != 3)
 391                 return 0;
 392
 393         if (iface->desc.bInterfaceSubClass != 1)
 394                 return 0;
 395
 396         if (iface->desc.bInterfaceProtocol != 1)
 397                 return 0;
 398
 399         if (iface->desc.bNumEndpoints != 1)
 400                 return 0;
 401
 402         ep = &iface->ep_desc[0];
 403
 404         /* Check if endpoint 1 is interrupt endpoint */
 405         if (!(ep->bEndpointAddress & 0x80))
 406                 return 0;
 407
 408         if ((ep->bmAttributes & 3) != 3)
 409                 return 0;
 410
 411         USB_KBD_PRINTF("USB KBD: found set protocol...\n");
 412
 413         data = malloc(sizeof(struct usb_kbd_pdata));
 414         if (!data) {
 415                 printf("USB KBD: Error allocating private data\n");
 416                 return 0;
 417         }
 418
 419         /* Clear private data */
 420         memset(data, 0, sizeof(struct usb_kbd_pdata));
 421
 422         /* Insert private data into USB device structure */
 423         dev->privptr = data;
 424
 425         /* Set IRQ handler */
 426         dev->irq_handle = usb_kbd_irq;
 427
 428         pipe = usb_rcvintpipe(dev, ep->bEndpointAddress);
 429         maxp = usb_maxpacket(dev, pipe);
 430
 431         /* We found a USB Keyboard, install it. */
 432         usb_set_protocol(dev, iface->desc.bInterfaceNumber, 0);
 433
 434         USB_KBD_PRINTF("USB KBD: found set idle...\n");
 435         usb_set_idle(dev, iface->desc.bInterfaceNumber, REPEAT_RATE, 0);
 436
 437         USB_KBD_PRINTF("USB KBD: enable interrupt pipe...\n");
 438         usb_submit_int_msg(dev, pipe, data->new, maxp > 8 ? 8 : maxp,
 439                                 ep->bInterval);
 440
 441         /* Success. */
 442         return 1;
 443 }
 444
 445 /* Search for keyboard and register it if found. */
 446 int drv_usb_kbd_init(void)
 447 {
 448         struct stdio_dev usb_kbd_dev, *old_dev;
 449         struct usb_device *dev;
 450         char *stdinname = getenv("stdin");
 451         int error, i;
 452
 453         /* Scan all USB Devices */
 454         for (i = 0; i < USB_MAX_DEVICE; i++) {
 455                 /* Get USB device. */
 456                 dev = usb_get_dev_index(i);
 457                 if (!dev)
 458                         return -1;
 459
 460                 if (dev->devnum == -1)
 461                         continue;
 462
 463                 /* Try probing the keyboard */
 464                 if (usb_kbd_probe(dev, 0) != 1)
 465                         continue;
 466
 467                 /* We found a keyboard, check if it is already registered. */
 468                 USB_KBD_PRINTF("USB KBD: found set up device.\n");
 469                 old_dev = stdio_get_by_name(DEVNAME);
 470                 if (old_dev) {
 471                         /* Already registered, just return ok. */
 472                         USB_KBD_PRINTF("USB KBD: is already registered.\n");
 473                         return 1;
 474                 }
 475
 476                 /* Register the keyboard */
 477                 USB_KBD_PRINTF("USB KBD: register.\n");
 478                 memset(&usb_kbd_dev, 0, sizeof(struct stdio_dev));
 479                 strcpy(usb_kbd_dev.name, DEVNAME);
 480                 usb_kbd_dev.flags =  DEV_FLAGS_INPUT | DEV_FLAGS_SYSTEM;
 481                 usb_kbd_dev.putc = NULL;
 482                 usb_kbd_dev.puts = NULL;
 483                 usb_kbd_dev.getc = usb_kbd_getc;
 484                 usb_kbd_dev.tstc = usb_kbd_testc;
 485                 usb_kbd_dev.priv = (void *)dev;
 486                 error = stdio_register(&usb_kbd_dev);
 487                 if (error)
 488                         return error;
 489
 490                 /* Check if this is the standard input device. */
 491                 if (strcmp(stdinname, DEVNAME))
 492                         return 1;
 493
 494                 /* Reassign the console */
 495                 if (overwrite_console())
 496                         return 1;
 497
 498                 error = console_assign(stdin, DEVNAME);
 499                 if (error)
 500                         return error;
 501
 502                 return 1;
 503         }
 504
 505         /* No USB Keyboard found */
 506         return -1;
 507 }
 508
 509 /* Deregister the keyboard. */
 510 int usb_kbd_deregister(void)
 511 {
 512 #ifdef CONFIG_SYS_STDIO_DEREGISTER
 513         return stdio_deregister(DEVNAME);
 514 #else
 515         return 1;
 516 #endif
 517 }