Merge branch 'master' of git://git.denx.de/u-boot-x86
[oweals/u-boot.git] / drivers / mtd / spi / sf_ops.c
1 /*
2  * SPI flash operations
3  *
4  * Copyright (C) 2008 Atmel Corporation
5  * Copyright (C) 2010 Reinhard Meyer, EMK Elektronik
6  * Copyright (C) 2013 Jagannadha Sutradharudu Teki, Xilinx Inc.
7  *
8  * SPDX-License-Identifier:     GPL-2.0+
9  */
10
11 #include <common.h>
12 #include <errno.h>
13 #include <malloc.h>
14 #include <spi.h>
15 #include <spi_flash.h>
16 #include <watchdog.h>
17 #include <linux/compiler.h>
18 #include <linux/log2.h>
19
20 #include "sf_internal.h"
21
22 static void spi_flash_addr(u32 addr, u8 *cmd)
23 {
24         /* cmd[0] is actual command */
25         cmd[1] = addr >> 16;
26         cmd[2] = addr >> 8;
27         cmd[3] = addr >> 0;
28 }
29
30 int spi_flash_cmd_read_status(struct spi_flash *flash, u8 *rs)
31 {
32         int ret;
33         u8 cmd;
34
35         cmd = CMD_READ_STATUS;
36         ret = spi_flash_read_common(flash, &cmd, 1, rs, 1);
37         if (ret < 0) {
38                 debug("SF: fail to read status register\n");
39                 return ret;
40         }
41
42         return 0;
43 }
44
45 static int read_fsr(struct spi_flash *flash, u8 *fsr)
46 {
47         int ret;
48         const u8 cmd = CMD_FLAG_STATUS;
49
50         ret = spi_flash_read_common(flash, &cmd, 1, fsr, 1);
51         if (ret < 0) {
52                 debug("SF: fail to read flag status register\n");
53                 return ret;
54         }
55
56         return 0;
57 }
58
59 int spi_flash_cmd_write_status(struct spi_flash *flash, u8 ws)
60 {
61         u8 cmd;
62         int ret;
63
64         cmd = CMD_WRITE_STATUS;
65         ret = spi_flash_write_common(flash, &cmd, 1, &ws, 1);
66         if (ret < 0) {
67                 debug("SF: fail to write status register\n");
68                 return ret;
69         }
70
71         return 0;
72 }
73
74 #if defined(CONFIG_SPI_FLASH_SPANSION) || defined(CONFIG_SPI_FLASH_WINBOND)
75 int spi_flash_cmd_read_config(struct spi_flash *flash, u8 *rc)
76 {
77         int ret;
78         u8 cmd;
79
80         cmd = CMD_READ_CONFIG;
81         ret = spi_flash_read_common(flash, &cmd, 1, rc, 1);
82         if (ret < 0) {
83                 debug("SF: fail to read config register\n");
84                 return ret;
85         }
86
87         return 0;
88 }
89
90 int spi_flash_cmd_write_config(struct spi_flash *flash, u8 wc)
91 {
92         u8 data[2];
93         u8 cmd;
94         int ret;
95
96         ret = spi_flash_cmd_read_status(flash, &data[0]);
97         if (ret < 0)
98                 return ret;
99
100         cmd = CMD_WRITE_STATUS;
101         data[1] = wc;
102         ret = spi_flash_write_common(flash, &cmd, 1, &data, 2);
103         if (ret) {
104                 debug("SF: fail to write config register\n");
105                 return ret;
106         }
107
108         return 0;
109 }
110 #endif
111
112 #ifdef CONFIG_SPI_FLASH_BAR
113 static int spi_flash_write_bank(struct spi_flash *flash, u32 offset)
114 {
115         u8 cmd, bank_sel;
116         int ret;
117
118         bank_sel = offset / (SPI_FLASH_16MB_BOUN << flash->shift);
119         if (bank_sel == flash->bank_curr)
120                 goto bar_end;
121
122         cmd = flash->bank_write_cmd;
123         ret = spi_flash_write_common(flash, &cmd, 1, &bank_sel, 1);
124         if (ret < 0) {
125                 debug("SF: fail to write bank register\n");
126                 return ret;
127         }
128
129 bar_end:
130         flash->bank_curr = bank_sel;
131         return flash->bank_curr;
132 }
133 #endif
134
135 #ifdef CONFIG_SF_DUAL_FLASH
136 static void spi_flash_dual_flash(struct spi_flash *flash, u32 *addr)
137 {
138         switch (flash->dual_flash) {
139         case SF_DUAL_STACKED_FLASH:
140                 if (*addr >= (flash->size >> 1)) {
141                         *addr -= flash->size >> 1;
142                         flash->spi->flags |= SPI_XFER_U_PAGE;
143                 } else {
144                         flash->spi->flags &= ~SPI_XFER_U_PAGE;
145                 }
146                 break;
147         case SF_DUAL_PARALLEL_FLASH:
148                 *addr >>= flash->shift;
149                 break;
150         default:
151                 debug("SF: Unsupported dual_flash=%d\n", flash->dual_flash);
152                 break;
153         }
154 }
155 #endif
156
157 static int spi_flash_sr_ready(struct spi_flash *flash)
158 {
159         u8 sr;
160         int ret;
161
162         ret = spi_flash_cmd_read_status(flash, &sr);
163         if (ret < 0)
164                 return ret;
165
166         return !(sr & STATUS_WIP);
167 }
168
169 static int spi_flash_fsr_ready(struct spi_flash *flash)
170 {
171         u8 fsr;
172         int ret;
173
174         ret = read_fsr(flash, &fsr);
175         if (ret < 0)
176                 return ret;
177
178         return fsr & STATUS_PEC;
179 }
180
181 static int spi_flash_ready(struct spi_flash *flash)
182 {
183         int sr, fsr;
184
185         sr = spi_flash_sr_ready(flash);
186         if (sr < 0)
187                 return sr;
188
189         fsr = 1;
190         if (flash->flags & SNOR_F_USE_FSR) {
191                 fsr = spi_flash_fsr_ready(flash);
192                 if (fsr < 0)
193                         return fsr;
194         }
195
196         return sr && fsr;
197 }
198
199 int spi_flash_cmd_wait_ready(struct spi_flash *flash, unsigned long timeout)
200 {
201         int timebase, ret;
202
203         timebase = get_timer(0);
204
205         while (get_timer(timebase) < timeout) {
206                 ret = spi_flash_ready(flash);
207                 if (ret < 0)
208                         return ret;
209                 if (ret)
210                         return 0;
211         }
212
213         printf("SF: Timeout!\n");
214
215         return -ETIMEDOUT;
216 }
217
218 int spi_flash_write_common(struct spi_flash *flash, const u8 *cmd,
219                 size_t cmd_len, const void *buf, size_t buf_len)
220 {
221         struct spi_slave *spi = flash->spi;
222         unsigned long timeout = SPI_FLASH_PROG_TIMEOUT;
223         int ret;
224
225         if (buf == NULL)
226                 timeout = SPI_FLASH_PAGE_ERASE_TIMEOUT;
227
228         ret = spi_claim_bus(flash->spi);
229         if (ret) {
230                 debug("SF: unable to claim SPI bus\n");
231                 return ret;
232         }
233
234         ret = spi_flash_cmd_write_enable(flash);
235         if (ret < 0) {
236                 debug("SF: enabling write failed\n");
237                 return ret;
238         }
239
240         ret = spi_flash_cmd_write(spi, cmd, cmd_len, buf, buf_len);
241         if (ret < 0) {
242                 debug("SF: write cmd failed\n");
243                 return ret;
244         }
245
246         ret = spi_flash_cmd_wait_ready(flash, timeout);
247         if (ret < 0) {
248                 debug("SF: write %s timed out\n",
249                       timeout == SPI_FLASH_PROG_TIMEOUT ?
250                         "program" : "page erase");
251                 return ret;
252         }
253
254         spi_release_bus(spi);
255
256         return ret;
257 }
258
259 int spi_flash_cmd_erase_ops(struct spi_flash *flash, u32 offset, size_t len)
260 {
261         u32 erase_size, erase_addr;
262         u8 cmd[SPI_FLASH_CMD_LEN];
263         int ret = -1;
264
265         erase_size = flash->erase_size;
266         if (offset % erase_size || len % erase_size) {
267                 debug("SF: Erase offset/length not multiple of erase size\n");
268                 return -1;
269         }
270
271         if (flash->flash_is_locked) {
272                 if (flash->flash_is_locked(flash, offset, len) > 0) {
273                         printf("offset 0x%x is protected and cannot be erased\n",
274                                offset);
275                         return -EINVAL;
276                 }
277         }
278
279         cmd[0] = flash->erase_cmd;
280         while (len) {
281                 erase_addr = offset;
282
283 #ifdef CONFIG_SF_DUAL_FLASH
284                 if (flash->dual_flash > SF_SINGLE_FLASH)
285                         spi_flash_dual_flash(flash, &erase_addr);
286 #endif
287 #ifdef CONFIG_SPI_FLASH_BAR
288                 ret = spi_flash_write_bank(flash, erase_addr);
289                 if (ret < 0)
290                         return ret;
291 #endif
292                 spi_flash_addr(erase_addr, cmd);
293
294                 debug("SF: erase %2x %2x %2x %2x (%x)\n", cmd[0], cmd[1],
295                       cmd[2], cmd[3], erase_addr);
296
297                 ret = spi_flash_write_common(flash, cmd, sizeof(cmd), NULL, 0);
298                 if (ret < 0) {
299                         debug("SF: erase failed\n");
300                         break;
301                 }
302
303                 offset += erase_size;
304                 len -= erase_size;
305         }
306
307         return ret;
308 }
309
310 int spi_flash_cmd_write_ops(struct spi_flash *flash, u32 offset,
311                 size_t len, const void *buf)
312 {
313         unsigned long byte_addr, page_size;
314         u32 write_addr;
315         size_t chunk_len, actual;
316         u8 cmd[SPI_FLASH_CMD_LEN];
317         int ret = -1;
318
319         page_size = flash->page_size;
320
321         if (flash->flash_is_locked) {
322                 if (flash->flash_is_locked(flash, offset, len) > 0) {
323                         printf("offset 0x%x is protected and cannot be written\n",
324                                offset);
325                         return -EINVAL;
326                 }
327         }
328
329         cmd[0] = flash->write_cmd;
330         for (actual = 0; actual < len; actual += chunk_len) {
331                 write_addr = offset;
332
333 #ifdef CONFIG_SF_DUAL_FLASH
334                 if (flash->dual_flash > SF_SINGLE_FLASH)
335                         spi_flash_dual_flash(flash, &write_addr);
336 #endif
337 #ifdef CONFIG_SPI_FLASH_BAR
338                 ret = spi_flash_write_bank(flash, write_addr);
339                 if (ret < 0)
340                         return ret;
341 #endif
342                 byte_addr = offset % page_size;
343                 chunk_len = min(len - actual, (size_t)(page_size - byte_addr));
344
345                 if (flash->spi->max_write_size)
346                         chunk_len = min(chunk_len,
347                                         (size_t)flash->spi->max_write_size);
348
349                 spi_flash_addr(write_addr, cmd);
350
351                 debug("SF: 0x%p => cmd = { 0x%02x 0x%02x%02x%02x } chunk_len = %zu\n",
352                       buf + actual, cmd[0], cmd[1], cmd[2], cmd[3], chunk_len);
353
354                 ret = spi_flash_write_common(flash, cmd, sizeof(cmd),
355                                         buf + actual, chunk_len);
356                 if (ret < 0) {
357                         debug("SF: write failed\n");
358                         break;
359                 }
360
361                 offset += chunk_len;
362         }
363
364         return ret;
365 }
366
367 int spi_flash_read_common(struct spi_flash *flash, const u8 *cmd,
368                 size_t cmd_len, void *data, size_t data_len)
369 {
370         struct spi_slave *spi = flash->spi;
371         int ret;
372
373         ret = spi_claim_bus(flash->spi);
374         if (ret) {
375                 debug("SF: unable to claim SPI bus\n");
376                 return ret;
377         }
378
379         ret = spi_flash_cmd_read(spi, cmd, cmd_len, data, data_len);
380         if (ret < 0) {
381                 debug("SF: read cmd failed\n");
382                 return ret;
383         }
384
385         spi_release_bus(spi);
386
387         return ret;
388 }
389
390 void __weak spi_flash_copy_mmap(void *data, void *offset, size_t len)
391 {
392         memcpy(data, offset, len);
393 }
394
395 int spi_flash_cmd_read_ops(struct spi_flash *flash, u32 offset,
396                 size_t len, void *data)
397 {
398         u8 *cmd, cmdsz;
399         u32 remain_len, read_len, read_addr;
400         int bank_sel = 0;
401         int ret = -1;
402
403         /* Handle memory-mapped SPI */
404         if (flash->memory_map) {
405                 ret = spi_claim_bus(flash->spi);
406                 if (ret) {
407                         debug("SF: unable to claim SPI bus\n");
408                         return ret;
409                 }
410                 spi_xfer(flash->spi, 0, NULL, NULL, SPI_XFER_MMAP);
411                 spi_flash_copy_mmap(data, flash->memory_map + offset, len);
412                 spi_xfer(flash->spi, 0, NULL, NULL, SPI_XFER_MMAP_END);
413                 spi_release_bus(flash->spi);
414                 return 0;
415         }
416
417         cmdsz = SPI_FLASH_CMD_LEN + flash->dummy_byte;
418         cmd = calloc(1, cmdsz);
419         if (!cmd) {
420                 debug("SF: Failed to allocate cmd\n");
421                 return -ENOMEM;
422         }
423
424         cmd[0] = flash->read_cmd;
425         while (len) {
426                 read_addr = offset;
427
428 #ifdef CONFIG_SF_DUAL_FLASH
429                 if (flash->dual_flash > SF_SINGLE_FLASH)
430                         spi_flash_dual_flash(flash, &read_addr);
431 #endif
432 #ifdef CONFIG_SPI_FLASH_BAR
433                 ret = spi_flash_write_bank(flash, read_addr);
434                 if (ret < 0)
435                         return ret;
436                 bank_sel = flash->bank_curr;
437 #endif
438                 remain_len = ((SPI_FLASH_16MB_BOUN << flash->shift) *
439                                 (bank_sel + 1)) - offset;
440                 if (len < remain_len)
441                         read_len = len;
442                 else
443                         read_len = remain_len;
444
445                 spi_flash_addr(read_addr, cmd);
446
447                 ret = spi_flash_read_common(flash, cmd, cmdsz, data, read_len);
448                 if (ret < 0) {
449                         debug("SF: read failed\n");
450                         break;
451                 }
452
453                 offset += read_len;
454                 len -= read_len;
455                 data += read_len;
456         }
457
458         free(cmd);
459         return ret;
460 }
461
462 #ifdef CONFIG_SPI_FLASH_SST
463 static int sst_byte_write(struct spi_flash *flash, u32 offset, const void *buf)
464 {
465         int ret;
466         u8 cmd[4] = {
467                 CMD_SST_BP,
468                 offset >> 16,
469                 offset >> 8,
470                 offset,
471         };
472
473         debug("BP[%02x]: 0x%p => cmd = { 0x%02x 0x%06x }\n",
474               spi_w8r8(flash->spi, CMD_READ_STATUS), buf, cmd[0], offset);
475
476         ret = spi_flash_cmd_write_enable(flash);
477         if (ret)
478                 return ret;
479
480         ret = spi_flash_cmd_write(flash->spi, cmd, sizeof(cmd), buf, 1);
481         if (ret)
482                 return ret;
483
484         return spi_flash_cmd_wait_ready(flash, SPI_FLASH_PROG_TIMEOUT);
485 }
486
487 int sst_write_wp(struct spi_flash *flash, u32 offset, size_t len,
488                 const void *buf)
489 {
490         size_t actual, cmd_len;
491         int ret;
492         u8 cmd[4];
493
494         ret = spi_claim_bus(flash->spi);
495         if (ret) {
496                 debug("SF: Unable to claim SPI bus\n");
497                 return ret;
498         }
499
500         /* If the data is not word aligned, write out leading single byte */
501         actual = offset % 2;
502         if (actual) {
503                 ret = sst_byte_write(flash, offset, buf);
504                 if (ret)
505                         goto done;
506         }
507         offset += actual;
508
509         ret = spi_flash_cmd_write_enable(flash);
510         if (ret)
511                 goto done;
512
513         cmd_len = 4;
514         cmd[0] = CMD_SST_AAI_WP;
515         cmd[1] = offset >> 16;
516         cmd[2] = offset >> 8;
517         cmd[3] = offset;
518
519         for (; actual < len - 1; actual += 2) {
520                 debug("WP[%02x]: 0x%p => cmd = { 0x%02x 0x%06x }\n",
521                       spi_w8r8(flash->spi, CMD_READ_STATUS), buf + actual,
522                       cmd[0], offset);
523
524                 ret = spi_flash_cmd_write(flash->spi, cmd, cmd_len,
525                                         buf + actual, 2);
526                 if (ret) {
527                         debug("SF: sst word program failed\n");
528                         break;
529                 }
530
531                 ret = spi_flash_cmd_wait_ready(flash, SPI_FLASH_PROG_TIMEOUT);
532                 if (ret)
533                         break;
534
535                 cmd_len = 1;
536                 offset += 2;
537         }
538
539         if (!ret)
540                 ret = spi_flash_cmd_write_disable(flash);
541
542         /* If there is a single trailing byte, write it out */
543         if (!ret && actual != len)
544                 ret = sst_byte_write(flash, offset, buf + actual);
545
546  done:
547         debug("SF: sst: program %s %zu bytes @ 0x%zx\n",
548               ret ? "failure" : "success", len, offset - actual);
549
550         spi_release_bus(flash->spi);
551         return ret;
552 }
553
554 int sst_write_bp(struct spi_flash *flash, u32 offset, size_t len,
555                 const void *buf)
556 {
557         size_t actual;
558         int ret;
559
560         ret = spi_claim_bus(flash->spi);
561         if (ret) {
562                 debug("SF: Unable to claim SPI bus\n");
563                 return ret;
564         }
565
566         for (actual = 0; actual < len; actual++) {
567                 ret = sst_byte_write(flash, offset, buf + actual);
568                 if (ret) {
569                         debug("SF: sst byte program failed\n");
570                         break;
571                 }
572                 offset++;
573         }
574
575         if (!ret)
576                 ret = spi_flash_cmd_write_disable(flash);
577
578         debug("SF: sst: program %s %zu bytes @ 0x%zx\n",
579               ret ? "failure" : "success", len, offset - actual);
580
581         spi_release_bus(flash->spi);
582         return ret;
583 }
584 #endif
585
586 #ifdef CONFIG_SPI_FLASH_STMICRO
587 static void stm_get_locked_range(struct spi_flash *flash, u8 sr, loff_t *ofs,
588                                  u32 *len)
589 {
590         u8 mask = SR_BP2 | SR_BP1 | SR_BP0;
591         int shift = ffs(mask) - 1;
592         int pow;
593
594         if (!(sr & mask)) {
595                 /* No protection */
596                 *ofs = 0;
597                 *len = 0;
598         } else {
599                 pow = ((sr & mask) ^ mask) >> shift;
600                 *len = flash->size >> pow;
601                 *ofs = flash->size - *len;
602         }
603 }
604
605 /*
606  * Return 1 if the entire region is locked, 0 otherwise
607  */
608 static int stm_is_locked_sr(struct spi_flash *flash, u32 ofs, u32 len,
609                             u8 sr)
610 {
611         loff_t lock_offs;
612         u32 lock_len;
613
614         stm_get_locked_range(flash, sr, &lock_offs, &lock_len);
615
616         return (ofs + len <= lock_offs + lock_len) && (ofs >= lock_offs);
617 }
618
619 /*
620  * Check if a region of the flash is (completely) locked. See stm_lock() for
621  * more info.
622  *
623  * Returns 1 if entire region is locked, 0 if any portion is unlocked, and
624  * negative on errors.
625  */
626 int stm_is_locked(struct spi_flash *flash, u32 ofs, size_t len)
627 {
628         int status;
629         u8 sr;
630
631         status = spi_flash_cmd_read_status(flash, &sr);
632         if (status < 0)
633                 return status;
634
635         return stm_is_locked_sr(flash, ofs, len, sr);
636 }
637
638 /*
639  * Lock a region of the flash. Compatible with ST Micro and similar flash.
640  * Supports only the block protection bits BP{0,1,2} in the status register
641  * (SR). Does not support these features found in newer SR bitfields:
642  *   - TB: top/bottom protect - only handle TB=0 (top protect)
643  *   - SEC: sector/block protect - only handle SEC=0 (block protect)
644  *   - CMP: complement protect - only support CMP=0 (range is not complemented)
645  *
646  * Sample table portion for 8MB flash (Winbond w25q64fw):
647  *
648  *   SEC  |  TB   |  BP2  |  BP1  |  BP0  |  Prot Length  | Protected Portion
649  *  --------------------------------------------------------------------------
650  *    X   |   X   |   0   |   0   |   0   |  NONE         | NONE
651  *    0   |   0   |   0   |   0   |   1   |  128 KB       | Upper 1/64
652  *    0   |   0   |   0   |   1   |   0   |  256 KB       | Upper 1/32
653  *    0   |   0   |   0   |   1   |   1   |  512 KB       | Upper 1/16
654  *    0   |   0   |   1   |   0   |   0   |  1 MB         | Upper 1/8
655  *    0   |   0   |   1   |   0   |   1   |  2 MB         | Upper 1/4
656  *    0   |   0   |   1   |   1   |   0   |  4 MB         | Upper 1/2
657  *    X   |   X   |   1   |   1   |   1   |  8 MB         | ALL
658  *
659  * Returns negative on errors, 0 on success.
660  */
661 int stm_lock(struct spi_flash *flash, u32 ofs, size_t len)
662 {
663         u8 status_old, status_new;
664         u8 mask = SR_BP2 | SR_BP1 | SR_BP0;
665         u8 shift = ffs(mask) - 1, pow, val;
666
667         spi_flash_cmd_read_status(flash, &status_old);
668
669         /* SPI NOR always locks to the end */
670         if (ofs + len != flash->size) {
671                 /* Does combined region extend to end? */
672                 if (!stm_is_locked_sr(flash, ofs + len, flash->size - ofs - len,
673                                       status_old))
674                         return -EINVAL;
675                 len = flash->size - ofs;
676         }
677
678         /*
679          * Need smallest pow such that:
680          *
681          *   1 / (2^pow) <= (len / size)
682          *
683          * so (assuming power-of-2 size) we do:
684          *
685          *   pow = ceil(log2(size / len)) = log2(size) - floor(log2(len))
686          */
687         pow = ilog2(flash->size) - ilog2(len);
688         val = mask - (pow << shift);
689         if (val & ~mask)
690                 return -EINVAL;
691
692         /* Don't "lock" with no region! */
693         if (!(val & mask))
694                 return -EINVAL;
695
696         status_new = (status_old & ~mask) | val;
697
698         /* Only modify protection if it will not unlock other areas */
699         if ((status_new & mask) <= (status_old & mask))
700                 return -EINVAL;
701
702         spi_flash_cmd_write_status(flash, status_new);
703
704         return 0;
705 }
706
707 /*
708  * Unlock a region of the flash. See stm_lock() for more info
709  *
710  * Returns negative on errors, 0 on success.
711  */
712 int stm_unlock(struct spi_flash *flash, u32 ofs, size_t len)
713 {
714         uint8_t status_old, status_new;
715         u8 mask = SR_BP2 | SR_BP1 | SR_BP0;
716         u8 shift = ffs(mask) - 1, pow, val;
717
718         spi_flash_cmd_read_status(flash, &status_old);
719
720         /* Cannot unlock; would unlock larger region than requested */
721         if (stm_is_locked_sr(flash, status_old, ofs - flash->erase_size,
722                              flash->erase_size))
723                 return -EINVAL;
724         /*
725          * Need largest pow such that:
726          *
727          *   1 / (2^pow) >= (len / size)
728          *
729          * so (assuming power-of-2 size) we do:
730          *
731          *   pow = floor(log2(size / len)) = log2(size) - ceil(log2(len))
732          */
733         pow = ilog2(flash->size) - order_base_2(flash->size - (ofs + len));
734         if (ofs + len == flash->size) {
735                 val = 0; /* fully unlocked */
736         } else {
737                 val = mask - (pow << shift);
738                 /* Some power-of-two sizes are not supported */
739                 if (val & ~mask)
740                         return -EINVAL;
741         }
742
743         status_new = (status_old & ~mask) | val;
744
745         /* Only modify protection if it will not lock other areas */
746         if ((status_new & mask) >= (status_old & mask))
747                 return -EINVAL;
748
749         spi_flash_cmd_write_status(flash, status_new);
750
751         return 0;
752 }
753 #endif  /* CONFIG_SPI_FLASH_STMICRO */