clk: sifive: Factor-out PLL library as separate module
authorAnup Patel <Anup.Patel@wdc.com>
Tue, 25 Jun 2019 06:31:02 +0000 (06:31 +0000)
committerAndes <uboot@andestech.com>
Fri, 19 Jul 2019 06:24:51 +0000 (14:24 +0800)
To match SiFive clock driver with latest Linux, we factor-out PLL
library as separate module under drivers/clk/analogbits.

Signed-off-by: Anup Patel <anup.patel@wdc.com>
Reviewed-by: Bin Meng <bmeng.cn@gmail.com>
drivers/clk/Kconfig
drivers/clk/Makefile
drivers/clk/analogbits/Kconfig [new file with mode: 0644]
drivers/clk/analogbits/Makefile [new file with mode: 0644]
drivers/clk/analogbits/wrpll-cln28hpc.c [new file with mode: 0644]
drivers/clk/sifive/Kconfig
drivers/clk/sifive/Makefile
drivers/clk/sifive/analogbits-wrpll-cln28hpc.h [deleted file]
drivers/clk/sifive/fu540-prci.c
drivers/clk/sifive/wrpll-cln28hpc.c [deleted file]
include/linux/clk/analogbits-wrpll-cln28hpc.h [new file with mode: 0644]

index 96969b9e30eca5dbc95ef566519354182baf8858..7b81eacf50e66a622d93084be27c80a235b44d5c 100644 (file)
@@ -98,6 +98,7 @@ config CLK_STM32MP1
          Enable the STM32 clock (RCC) driver. Enable support for
          manipulating STM32MP1's on-SoC clocks.
 
+source "drivers/clk/analogbits/Kconfig"
 source "drivers/clk/at91/Kconfig"
 source "drivers/clk/exynos/Kconfig"
 source "drivers/clk/imx/Kconfig"
index 719b9b8e024334d4b60bae29c1c8aa6682834130..f0ced49e5a3b6287124180270a2f789e06e30178 100644 (file)
@@ -8,6 +8,7 @@ obj-$(CONFIG_$(SPL_TPL_)CLK) += clk-uclass.o
 obj-$(CONFIG_$(SPL_TPL_)CLK) += clk_fixed_rate.o
 obj-$(CONFIG_$(SPL_TPL_)CLK) += clk_fixed_factor.o
 
+obj-y += analogbits/
 obj-y += imx/
 obj-y += tegra/
 obj-$(CONFIG_ARCH_ASPEED) += aspeed/
diff --git a/drivers/clk/analogbits/Kconfig b/drivers/clk/analogbits/Kconfig
new file mode 100644 (file)
index 0000000..1d25e6f
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,4 @@
+# SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
+
+config CLK_ANALOGBITS_WRPLL_CLN28HPC
+       bool
diff --git a/drivers/clk/analogbits/Makefile b/drivers/clk/analogbits/Makefile
new file mode 100644 (file)
index 0000000..ec1bb40
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,3 @@
+# SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
+
+obj-$(CONFIG_CLK_ANALOGBITS_WRPLL_CLN28HPC)    += wrpll-cln28hpc.o
diff --git a/drivers/clk/analogbits/wrpll-cln28hpc.c b/drivers/clk/analogbits/wrpll-cln28hpc.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..68eb114
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,389 @@
+// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
+/*
+ * Copyright (c) 2019 Western Digital Corporation or its affiliates.
+ *
+ * Copyright (C) 2018 SiFive, Inc.
+ * Wesley Terpstra
+ * Paul Walmsley
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
+ * published by the Free Software Foundation.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ *
+ * This library supports configuration parsing and reprogramming of
+ * the CLN28HPC variant of the Analog Bits Wide Range PLL.  The
+ * intention is for this library to be reusable for any device that
+ * integrates this PLL; thus the register structure and programming
+ * details are expected to be provided by a separate IP block driver.
+ *
+ * The bulk of this code is primarily useful for clock configurations
+ * that must operate at arbitrary rates, as opposed to clock configurations
+ * that are restricted by software or manufacturer guidance to a small,
+ * pre-determined set of performance points.
+ *
+ * References:
+ * - Analog Bits "Wide Range PLL Datasheet", version 2015.10.01
+ * - SiFive FU540-C000 Manual v1p0, Chapter 7 "Clocking and Reset"
+ */
+
+#include <linux/bug.h>
+#include <linux/err.h>
+#include <linux/log2.h>
+#include <linux/math64.h>
+#include <linux/clk/analogbits-wrpll-cln28hpc.h>
+
+/* MIN_INPUT_FREQ: minimum input clock frequency, in Hz (Fref_min) */
+#define MIN_INPUT_FREQ                 7000000
+
+/* MAX_INPUT_FREQ: maximum input clock frequency, in Hz (Fref_max) */
+#define MAX_INPUT_FREQ                 600000000
+
+/* MIN_POST_DIVIDE_REF_FREQ: minimum post-divider reference frequency, in Hz */
+#define MIN_POST_DIVR_FREQ             7000000
+
+/* MAX_POST_DIVIDE_REF_FREQ: maximum post-divider reference frequency, in Hz */
+#define MAX_POST_DIVR_FREQ             200000000
+
+/* MIN_VCO_FREQ: minimum VCO frequency, in Hz (Fvco_min) */
+#define MIN_VCO_FREQ                   2400000000UL
+
+/* MAX_VCO_FREQ: maximum VCO frequency, in Hz (Fvco_max) */
+#define MAX_VCO_FREQ                   4800000000ULL
+
+/* MAX_DIVQ_DIVISOR: maximum output divisor.  Selected by DIVQ = 6 */
+#define MAX_DIVQ_DIVISOR               64
+
+/* MAX_DIVR_DIVISOR: maximum reference divisor.  Selected by DIVR = 63 */
+#define MAX_DIVR_DIVISOR               64
+
+/* MAX_LOCK_US: maximum PLL lock time, in microseconds (tLOCK_max) */
+#define MAX_LOCK_US                    70
+
+/*
+ * ROUND_SHIFT: number of bits to shift to avoid precision loss in the rounding
+ *              algorithm
+ */
+#define ROUND_SHIFT                    20
+
+/*
+ * Private functions
+ */
+
+/**
+ * __wrpll_calc_filter_range() - determine PLL loop filter bandwidth
+ * @post_divr_freq: input clock rate after the R divider
+ *
+ * Select the value to be presented to the PLL RANGE input signals, based
+ * on the input clock frequency after the post-R-divider @post_divr_freq.
+ * This code follows the recommendations in the PLL datasheet for filter
+ * range selection.
+ *
+ * Return: The RANGE value to be presented to the PLL configuration inputs,
+ *         or -1 upon error.
+ */
+static int __wrpll_calc_filter_range(unsigned long post_divr_freq)
+{
+       u8 range;
+
+       if (post_divr_freq < MIN_POST_DIVR_FREQ ||
+           post_divr_freq > MAX_POST_DIVR_FREQ) {
+               WARN(1, "%s: post-divider reference freq out of range: %lu",
+                    __func__, post_divr_freq);
+               return -1;
+       }
+
+       if (post_divr_freq < 11000000)
+               range = 1;
+       else if (post_divr_freq < 18000000)
+               range = 2;
+       else if (post_divr_freq < 30000000)
+               range = 3;
+       else if (post_divr_freq < 50000000)
+               range = 4;
+       else if (post_divr_freq < 80000000)
+               range = 5;
+       else if (post_divr_freq < 130000000)
+               range = 6;
+       else
+               range = 7;
+
+       return range;
+}
+
+/**
+ * __wrpll_calc_fbdiv() - return feedback fixed divide value
+ * @c: ptr to a struct analogbits_wrpll_cfg record to read from
+ *
+ * The internal feedback path includes a fixed by-two divider; the
+ * external feedback path does not.  Return the appropriate divider
+ * value (2 or 1) depending on whether internal or external feedback
+ * is enabled.  This code doesn't test for invalid configurations
+ * (e.g. both or neither of WRPLL_FLAGS_*_FEEDBACK are set); it relies
+ * on the caller to do so.
+ *
+ * Context: Any context.  Caller must protect the memory pointed to by
+ *          @c from simultaneous modification.
+ *
+ * Return: 2 if internal feedback is enabled or 1 if external feedback
+ *         is enabled.
+ */
+static u8 __wrpll_calc_fbdiv(struct analogbits_wrpll_cfg *c)
+{
+       return (c->flags & WRPLL_FLAGS_INT_FEEDBACK_MASK) ? 2 : 1;
+}
+
+/**
+ * __wrpll_calc_divq() - determine DIVQ based on target PLL output clock rate
+ * @target_rate: target PLL output clock rate
+ * @vco_rate: pointer to a u64 to store the computed VCO rate into
+ *
+ * Determine a reasonable value for the PLL Q post-divider, based on the
+ * target output rate @target_rate for the PLL.  Along with returning the
+ * computed Q divider value as the return value, this function stores the
+ * desired target VCO rate into the variable pointed to by @vco_rate.
+ *
+ * Context: Any context.  Caller must protect the memory pointed to by
+ *          @vco_rate from simultaneous access or modification.
+ *
+ * Return: a positive integer DIVQ value to be programmed into the hardware
+ *         upon success, or 0 upon error (since 0 is an invalid DIVQ value)
+ */
+static u8 __wrpll_calc_divq(u32 target_rate, u64 *vco_rate)
+{
+       u64 s;
+       u8 divq = 0;
+
+       if (!vco_rate) {
+               WARN_ON(1);
+               goto wcd_out;
+       }
+
+       s = div_u64(MAX_VCO_FREQ, target_rate);
+       if (s <= 1) {
+               divq = 1;
+               *vco_rate = MAX_VCO_FREQ;
+       } else if (s > MAX_DIVQ_DIVISOR) {
+               divq = ilog2(MAX_DIVQ_DIVISOR);
+               *vco_rate = MIN_VCO_FREQ;
+       } else {
+               divq = ilog2(s);
+               *vco_rate = target_rate << divq;
+       }
+
+wcd_out:
+       return divq;
+}
+
+/**
+ * __wrpll_update_parent_rate() - update PLL data when parent rate changes
+ * @c: ptr to a struct analogbits_wrpll_cfg record to write PLL data to
+ * @parent_rate: PLL input refclk rate (pre-R-divider)
+ *
+ * Pre-compute some data used by the PLL configuration algorithm when
+ * the PLL's reference clock rate changes.  The intention is to avoid
+ * computation when the parent rate remains constant - expected to be
+ * the common case.
+ *
+ * Returns: 0 upon success or -1 if the reference clock rate is out of range.
+ */
+static int __wrpll_update_parent_rate(struct analogbits_wrpll_cfg *c,
+                                     unsigned long parent_rate)
+{
+       u8 max_r_for_parent;
+
+       if (parent_rate > MAX_INPUT_FREQ || parent_rate < MIN_POST_DIVR_FREQ)
+               return -1;
+
+       c->_parent_rate = parent_rate;
+       max_r_for_parent = div_u64(parent_rate, MIN_POST_DIVR_FREQ);
+       c->_max_r = min_t(u8, MAX_DIVR_DIVISOR, max_r_for_parent);
+
+       /* Round up */
+       c->_init_r = div_u64(parent_rate + MAX_POST_DIVR_FREQ - 1,
+                            MAX_POST_DIVR_FREQ);
+
+       return 0;
+}
+
+/*
+ * Public functions
+ */
+
+/**
+ * analogbits_wrpll_configure() - compute PLL configuration for a target rate
+ * @c: ptr to a struct analogbits_wrpll_cfg record to write into
+ * @target_rate: target PLL output clock rate (post-Q-divider)
+ * @parent_rate: PLL input refclk rate (pre-R-divider)
+ *
+ * Given a pointer to a PLL context @c, a desired PLL target output
+ * rate @target_rate, and a reference clock input rate @parent_rate,
+ * compute the appropriate PLL signal configuration values.  PLL
+ * reprogramming is not glitchless, so the caller should switch any
+ * downstream logic to a different clock source or clock-gate it
+ * before presenting these values to the PLL configuration signals.
+ *
+ * The caller must pass this function a pre-initialized struct
+ * analogbits_wrpll_cfg record: either initialized to zero (with the
+ * exception of the .name and .flags fields) or read from the PLL.
+ *
+ * Context: Any context.  Caller must protect the memory pointed to by @c
+ *          from simultaneous access or modification.
+ *
+ * Return: 0 upon success; anything else upon failure.
+ */
+int analogbits_wrpll_configure_for_rate(struct analogbits_wrpll_cfg *c,
+                                       u32 target_rate,
+                                       unsigned long parent_rate)
+{
+       unsigned long ratio;
+       u64 target_vco_rate, delta, best_delta, f_pre_div, vco, vco_pre;
+       u32 best_f, f, post_divr_freq, fbcfg;
+       u8 fbdiv, divq, best_r, r;
+
+       if (!c)
+               return -1;
+
+       if (c->flags == 0) {
+               WARN(1, "%s called with uninitialized PLL config", __func__);
+               return -1;
+       }
+
+       fbcfg = WRPLL_FLAGS_INT_FEEDBACK_MASK | WRPLL_FLAGS_EXT_FEEDBACK_MASK;
+       if ((c->flags & fbcfg) == fbcfg) {
+               WARN(1, "%s called with invalid PLL config", __func__);
+               return -1;
+       }
+
+       if (c->flags == WRPLL_FLAGS_EXT_FEEDBACK_MASK) {
+               WARN(1, "%s: external feedback mode not currently supported",
+                    __func__);
+               return -1;
+       }
+
+       /* Initialize rounding data if it hasn't been initialized already */
+       if (parent_rate != c->_parent_rate) {
+               if (__wrpll_update_parent_rate(c, parent_rate)) {
+                       pr_err("%s: PLL input rate is out of range\n",
+                              __func__);
+                       return -1;
+               }
+       }
+
+       c->flags &= ~WRPLL_FLAGS_RESET_MASK;
+
+       /* Put the PLL into bypass if the user requests the parent clock rate */
+       if (target_rate == parent_rate) {
+               c->flags |= WRPLL_FLAGS_BYPASS_MASK;
+               return 0;
+       }
+       c->flags &= ~WRPLL_FLAGS_BYPASS_MASK;
+
+       /* Calculate the Q shift and target VCO rate */
+       divq = __wrpll_calc_divq(target_rate, &target_vco_rate);
+       if (divq == 0)
+               return -1;
+       c->divq = divq;
+
+       /* Precalculate the pre-Q divider target ratio */
+       ratio = div64_u64((target_vco_rate << ROUND_SHIFT), parent_rate);
+
+       fbdiv = __wrpll_calc_fbdiv(c);
+       best_r = 0;
+       best_f = 0;
+       best_delta = MAX_VCO_FREQ;
+
+       /*
+        * Consider all values for R which land within
+        * [MIN_POST_DIVR_FREQ, MAX_POST_DIVR_FREQ]; prefer smaller R
+        */
+       for (r = c->_init_r; r <= c->_max_r; ++r) {
+               /* What is the best F we can pick in this case? */
+               f_pre_div = ratio * r;
+               f = (f_pre_div + (1 << ROUND_SHIFT)) >> ROUND_SHIFT;
+               f >>= (fbdiv - 1);
+
+               post_divr_freq = div_u64(parent_rate, r);
+               vco_pre = fbdiv * post_divr_freq;
+               vco = vco_pre * f;
+
+               /* Ensure rounding didn't take us out of range */
+               if (vco > target_vco_rate) {
+                       --f;
+                       vco = vco_pre * f;
+               } else if (vco < MIN_VCO_FREQ) {
+                       ++f;
+                       vco = vco_pre * f;
+               }
+
+               delta = abs(target_rate - vco);
+               if (delta < best_delta) {
+                       best_delta = delta;
+                       best_r = r;
+                       best_f = f;
+               }
+       }
+
+       c->divr = best_r - 1;
+       c->divf = best_f - 1;
+
+       post_divr_freq = div_u64(parent_rate, best_r);
+
+       /* Pick the best PLL jitter filter */
+       c->range = __wrpll_calc_filter_range(post_divr_freq);
+
+       return 0;
+}
+
+/**
+ * analogbits_wrpll_calc_output_rate() - calculate the PLL's target output rate
+ * @c: ptr to a struct analogbits_wrpll_cfg record to read from
+ * @parent_rate: PLL refclk rate
+ *
+ * Given a pointer to the PLL's current input configuration @c and the
+ * PLL's input reference clock rate @parent_rate (before the R
+ * pre-divider), calculate the PLL's output clock rate (after the Q
+ * post-divider)
+ *
+ * Context: Any context.  Caller must protect the memory pointed to by @c
+ *          from simultaneous modification.
+ *
+ * Return: the PLL's output clock rate, in Hz.
+ */
+unsigned long analogbits_wrpll_calc_output_rate(struct analogbits_wrpll_cfg *c,
+                                               unsigned long parent_rate)
+{
+       u8 fbdiv;
+       u64 n;
+
+       WARN(c->flags & WRPLL_FLAGS_EXT_FEEDBACK_MASK,
+            "external feedback mode not yet supported");
+
+       fbdiv = __wrpll_calc_fbdiv(c);
+       n = parent_rate * fbdiv * (c->divf + 1);
+       n = div_u64(n, (c->divr + 1));
+       n >>= c->divq;
+
+       return n;
+}
+
+/**
+ * analogbits_wrpll_calc_max_lock_us() - return the time for the PLL to lock
+ * @c: ptr to a struct analogbits_wrpll_cfg record to read from
+ *
+ * Return the minimum amount of time (in microseconds) that the caller
+ * must wait after reprogramming the PLL to ensure that it is locked
+ * to the input frequency and stable.  This is likely to depend on the DIVR
+ * value; this is under discussion with the manufacturer.
+ *
+ * Return: the minimum amount of time the caller must wait for the PLL
+ *         to lock (in microseconds)
+ */
+unsigned int analogbits_wrpll_calc_max_lock_us(struct analogbits_wrpll_cfg *c)
+{
+       return MAX_LOCK_US;
+}
index 644881b948755f86f47b8d0d33b7fdb21d43a54f..d90be1943fb48218bc5ee56a7c911dc8b6bf5e6a 100644 (file)
@@ -1,8 +1,5 @@
 # SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
 
-config CLK_ANALOGBITS_WRPLL_CLN28HPC
-       bool
-
 config CLK_SIFIVE
        bool "SiFive SoC driver support"
        depends on CLK
index f8263e79b70fdd466d1f5a850da95722f3d57248..0813360ca76f509805a76dc6330e34d431700734 100644 (file)
@@ -1,7 +1,5 @@
 # SPDX-License-Identifier: GPL-2.0+
 
-obj-$(CONFIG_CLK_ANALOGBITS_WRPLL_CLN28HPC)    += wrpll-cln28hpc.o
-
 obj-$(CONFIG_CLK_SIFIVE_FU540_PRCI)            += fu540-prci.o
 
 obj-$(CONFIG_CLK_SIFIVE_GEMGXL_MGMT)           += gemgxl-mgmt.o
diff --git a/drivers/clk/sifive/analogbits-wrpll-cln28hpc.h b/drivers/clk/sifive/analogbits-wrpll-cln28hpc.h
deleted file mode 100644 (file)
index 4432e24..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,101 +0,0 @@
-/* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
-/*
- * Copyright (c) 2019 Western Digital Corporation or its affiliates.
- *
- * Copyright (C) 2018 SiFive, Inc.
- * Wesley Terpstra
- * Paul Walmsley
- *
- * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
- * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
- * published by the Free Software Foundation.
- *
- * This program is distributed in the hope that it will be useful,
- * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
- * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
- * GNU General Public License for more details.
- */
-
-#ifndef __LINUX_CLK_ANALOGBITS_WRPLL_CLN28HPC_H
-#define __LINUX_CLK_ANALOGBITS_WRPLL_CLN28HPC_H
-
-#include <linux/types.h>
-
-/* DIVQ_VALUES: number of valid DIVQ values */
-#define DIVQ_VALUES                            6
-
-/*
- * Bit definitions for struct analogbits_wrpll_cfg.flags
- *
- * WRPLL_FLAGS_BYPASS_FLAG: if set, the PLL is either in bypass, or should be
- *     programmed to enter bypass
- * WRPLL_FLAGS_RESET_FLAG: if set, the PLL is in reset
- * WRPLL_FLAGS_INT_FEEDBACK_FLAG: if set, the PLL is configured for internal
- *     feedback mode
- * WRPLL_FLAGS_EXT_FEEDBACK_FLAG: if set, the PLL is configured for external
- *     feedback mode (not yet supported by this driver)
- *
- * The flags WRPLL_FLAGS_INT_FEEDBACK_FLAG and WRPLL_FLAGS_EXT_FEEDBACK_FLAG are
- * mutually exclusive.  If both bits are set, or both are zero, the struct
- * analogbits_wrpll_cfg record is uninitialized or corrupt.
- */
-#define WRPLL_FLAGS_BYPASS_SHIFT               0
-#define WRPLL_FLAGS_BYPASS_MASK                BIT(WRPLL_FLAGS_BYPASS_SHIFT)
-#define WRPLL_FLAGS_RESET_SHIFT                1
-#define WRPLL_FLAGS_RESET_MASK         BIT(WRPLL_FLAGS_RESET_SHIFT)
-#define WRPLL_FLAGS_INT_FEEDBACK_SHIFT 2
-#define WRPLL_FLAGS_INT_FEEDBACK_MASK  BIT(WRPLL_FLAGS_INT_FEEDBACK_SHIFT)
-#define WRPLL_FLAGS_EXT_FEEDBACK_SHIFT 3
-#define WRPLL_FLAGS_EXT_FEEDBACK_MASK  BIT(WRPLL_FLAGS_EXT_FEEDBACK_SHIFT)
-
-/**
- * struct analogbits_wrpll_cfg - WRPLL configuration values
- * @divr: reference divider value (6 bits), as presented to the PLL signals.
- * @divf: feedback divider value (9 bits), as presented to the PLL signals.
- * @divq: output divider value (3 bits), as presented to the PLL signals.
- * @flags: PLL configuration flags.  See above for more information.
- * @range: PLL loop filter range.  See below for more information.
- * @_output_rate_cache: cached output rates, swept across DIVQ.
- * @_parent_rate: PLL refclk rate for which values are valid
- * @_max_r: maximum possible R divider value, given @parent_rate
- * @_init_r: initial R divider value to start the search from
- *
- * @divr, @divq, @divq, @range represent what the PLL expects to see
- * on its input signals.  Thus @divr and @divf are the actual divisors
- * minus one.  @divq is a power-of-two divider; for example, 1 =
- * divide-by-2 and 6 = divide-by-64.  0 is an invalid @divq value.
- *
- * When initially passing a struct analogbits_wrpll_cfg record, the
- * record should be zero-initialized with the exception of the @flags
- * field.  The only flag bits that need to be set are either
- * WRPLL_FLAGS_INT_FEEDBACK or WRPLL_FLAGS_EXT_FEEDBACK.
- *
- * Field names beginning with an underscore should be considered
- * private to the wrpll-cln28hpc.c code.
- */
-struct analogbits_wrpll_cfg {
-       u8 divr;
-       u8 divq;
-       u8 range;
-       u8 flags;
-       u16 divf;
-       u32 _output_rate_cache[DIVQ_VALUES];
-       unsigned long _parent_rate;
-       u8 _max_r;
-       u8 _init_r;
-};
-
-/*
- * Function prototypes
- */
-
-int analogbits_wrpll_configure_for_rate(struct analogbits_wrpll_cfg *c,
-                                       u32 target_rate,
-                                       unsigned long parent_rate);
-
-unsigned int analogbits_wrpll_calc_max_lock_us(struct analogbits_wrpll_cfg *c);
-
-unsigned long analogbits_wrpll_calc_output_rate(struct analogbits_wrpll_cfg *c,
-                                               unsigned long parent_rate);
-
-#endif /* __LINUX_CLK_ANALOGBITS_WRPLL_CLN28HPC_H */
index 2d47ebc6b1ea6aa5e18f931295c66d4317a382e0..56084db2e6ac2ab89b185233c3dcc26872d5c83b 100644 (file)
 #include <errno.h>
 
 #include <linux/math64.h>
+#include <linux/clk/analogbits-wrpll-cln28hpc.h>
 #include <dt-bindings/clk/sifive-fu540-prci.h>
 
-#include "analogbits-wrpll-cln28hpc.h"
-
 /*
  * EXPECTED_CLK_PARENT_COUNT: how many parent clocks this driver expects:
  *     hfclk and rtcclk
diff --git a/drivers/clk/sifive/wrpll-cln28hpc.c b/drivers/clk/sifive/wrpll-cln28hpc.c
deleted file mode 100644 (file)
index d377849..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,390 +0,0 @@
-// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0
-/*
- * Copyright (c) 2019 Western Digital Corporation or its affiliates.
- *
- * Copyright (C) 2018 SiFive, Inc.
- * Wesley Terpstra
- * Paul Walmsley
- *
- * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
- * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
- * published by the Free Software Foundation.
- *
- * This program is distributed in the hope that it will be useful,
- * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
- * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
- * GNU General Public License for more details.
- *
- * This library supports configuration parsing and reprogramming of
- * the CLN28HPC variant of the Analog Bits Wide Range PLL.  The
- * intention is for this library to be reusable for any device that
- * integrates this PLL; thus the register structure and programming
- * details are expected to be provided by a separate IP block driver.
- *
- * The bulk of this code is primarily useful for clock configurations
- * that must operate at arbitrary rates, as opposed to clock configurations
- * that are restricted by software or manufacturer guidance to a small,
- * pre-determined set of performance points.
- *
- * References:
- * - Analog Bits "Wide Range PLL Datasheet", version 2015.10.01
- * - SiFive FU540-C000 Manual v1p0, Chapter 7 "Clocking and Reset"
- */
-
-#include <linux/bug.h>
-#include <linux/err.h>
-#include <linux/log2.h>
-#include <linux/math64.h>
-
-#include "analogbits-wrpll-cln28hpc.h"
-
-/* MIN_INPUT_FREQ: minimum input clock frequency, in Hz (Fref_min) */
-#define MIN_INPUT_FREQ                 7000000
-
-/* MAX_INPUT_FREQ: maximum input clock frequency, in Hz (Fref_max) */
-#define MAX_INPUT_FREQ                 600000000
-
-/* MIN_POST_DIVIDE_REF_FREQ: minimum post-divider reference frequency, in Hz */
-#define MIN_POST_DIVR_FREQ             7000000
-
-/* MAX_POST_DIVIDE_REF_FREQ: maximum post-divider reference frequency, in Hz */
-#define MAX_POST_DIVR_FREQ             200000000
-
-/* MIN_VCO_FREQ: minimum VCO frequency, in Hz (Fvco_min) */
-#define MIN_VCO_FREQ                   2400000000UL
-
-/* MAX_VCO_FREQ: maximum VCO frequency, in Hz (Fvco_max) */
-#define MAX_VCO_FREQ                   4800000000ULL
-
-/* MAX_DIVQ_DIVISOR: maximum output divisor.  Selected by DIVQ = 6 */
-#define MAX_DIVQ_DIVISOR               64
-
-/* MAX_DIVR_DIVISOR: maximum reference divisor.  Selected by DIVR = 63 */
-#define MAX_DIVR_DIVISOR               64
-
-/* MAX_LOCK_US: maximum PLL lock time, in microseconds (tLOCK_max) */
-#define MAX_LOCK_US                    70
-
-/*
- * ROUND_SHIFT: number of bits to shift to avoid precision loss in the rounding
- *              algorithm
- */
-#define ROUND_SHIFT                    20
-
-/*
- * Private functions
- */
-
-/**
- * __wrpll_calc_filter_range() - determine PLL loop filter bandwidth
- * @post_divr_freq: input clock rate after the R divider
- *
- * Select the value to be presented to the PLL RANGE input signals, based
- * on the input clock frequency after the post-R-divider @post_divr_freq.
- * This code follows the recommendations in the PLL datasheet for filter
- * range selection.
- *
- * Return: The RANGE value to be presented to the PLL configuration inputs,
- *         or -1 upon error.
- */
-static int __wrpll_calc_filter_range(unsigned long post_divr_freq)
-{
-       u8 range;
-
-       if (post_divr_freq < MIN_POST_DIVR_FREQ ||
-           post_divr_freq > MAX_POST_DIVR_FREQ) {
-               WARN(1, "%s: post-divider reference freq out of range: %lu",
-                    __func__, post_divr_freq);
-               return -1;
-       }
-
-       if (post_divr_freq < 11000000)
-               range = 1;
-       else if (post_divr_freq < 18000000)
-               range = 2;
-       else if (post_divr_freq < 30000000)
-               range = 3;
-       else if (post_divr_freq < 50000000)
-               range = 4;
-       else if (post_divr_freq < 80000000)
-               range = 5;
-       else if (post_divr_freq < 130000000)
-               range = 6;
-       else
-               range = 7;
-
-       return range;
-}
-
-/**
- * __wrpll_calc_fbdiv() - return feedback fixed divide value
- * @c: ptr to a struct analogbits_wrpll_cfg record to read from
- *
- * The internal feedback path includes a fixed by-two divider; the
- * external feedback path does not.  Return the appropriate divider
- * value (2 or 1) depending on whether internal or external feedback
- * is enabled.  This code doesn't test for invalid configurations
- * (e.g. both or neither of WRPLL_FLAGS_*_FEEDBACK are set); it relies
- * on the caller to do so.
- *
- * Context: Any context.  Caller must protect the memory pointed to by
- *          @c from simultaneous modification.
- *
- * Return: 2 if internal feedback is enabled or 1 if external feedback
- *         is enabled.
- */
-static u8 __wrpll_calc_fbdiv(struct analogbits_wrpll_cfg *c)
-{
-       return (c->flags & WRPLL_FLAGS_INT_FEEDBACK_MASK) ? 2 : 1;
-}
-
-/**
- * __wrpll_calc_divq() - determine DIVQ based on target PLL output clock rate
- * @target_rate: target PLL output clock rate
- * @vco_rate: pointer to a u64 to store the computed VCO rate into
- *
- * Determine a reasonable value for the PLL Q post-divider, based on the
- * target output rate @target_rate for the PLL.  Along with returning the
- * computed Q divider value as the return value, this function stores the
- * desired target VCO rate into the variable pointed to by @vco_rate.
- *
- * Context: Any context.  Caller must protect the memory pointed to by
- *          @vco_rate from simultaneous access or modification.
- *
- * Return: a positive integer DIVQ value to be programmed into the hardware
- *         upon success, or 0 upon error (since 0 is an invalid DIVQ value)
- */
-static u8 __wrpll_calc_divq(u32 target_rate, u64 *vco_rate)
-{
-       u64 s;
-       u8 divq = 0;
-
-       if (!vco_rate) {
-               WARN_ON(1);
-               goto wcd_out;
-       }
-
-       s = div_u64(MAX_VCO_FREQ, target_rate);
-       if (s <= 1) {
-               divq = 1;
-               *vco_rate = MAX_VCO_FREQ;
-       } else if (s > MAX_DIVQ_DIVISOR) {
-               divq = ilog2(MAX_DIVQ_DIVISOR);
-               *vco_rate = MIN_VCO_FREQ;
-       } else {
-               divq = ilog2(s);
-               *vco_rate = target_rate << divq;
-       }
-
-wcd_out:
-       return divq;
-}
-
-/**
- * __wrpll_update_parent_rate() - update PLL data when parent rate changes
- * @c: ptr to a struct analogbits_wrpll_cfg record to write PLL data to
- * @parent_rate: PLL input refclk rate (pre-R-divider)
- *
- * Pre-compute some data used by the PLL configuration algorithm when
- * the PLL's reference clock rate changes.  The intention is to avoid
- * computation when the parent rate remains constant - expected to be
- * the common case.
- *
- * Returns: 0 upon success or -1 if the reference clock rate is out of range.
- */
-static int __wrpll_update_parent_rate(struct analogbits_wrpll_cfg *c,
-                                     unsigned long parent_rate)
-{
-       u8 max_r_for_parent;
-
-       if (parent_rate > MAX_INPUT_FREQ || parent_rate < MIN_POST_DIVR_FREQ)
-               return -1;
-
-       c->_parent_rate = parent_rate;
-       max_r_for_parent = div_u64(parent_rate, MIN_POST_DIVR_FREQ);
-       c->_max_r = min_t(u8, MAX_DIVR_DIVISOR, max_r_for_parent);
-
-       /* Round up */
-       c->_init_r = div_u64(parent_rate + MAX_POST_DIVR_FREQ - 1,
-                            MAX_POST_DIVR_FREQ);
-
-       return 0;
-}
-
-/*
- * Public functions
- */
-
-/**
- * analogbits_wrpll_configure() - compute PLL configuration for a target rate
- * @c: ptr to a struct analogbits_wrpll_cfg record to write into
- * @target_rate: target PLL output clock rate (post-Q-divider)
- * @parent_rate: PLL input refclk rate (pre-R-divider)
- *
- * Given a pointer to a PLL context @c, a desired PLL target output
- * rate @target_rate, and a reference clock input rate @parent_rate,
- * compute the appropriate PLL signal configuration values.  PLL
- * reprogramming is not glitchless, so the caller should switch any
- * downstream logic to a different clock source or clock-gate it
- * before presenting these values to the PLL configuration signals.
- *
- * The caller must pass this function a pre-initialized struct
- * analogbits_wrpll_cfg record: either initialized to zero (with the
- * exception of the .name and .flags fields) or read from the PLL.
- *
- * Context: Any context.  Caller must protect the memory pointed to by @c
- *          from simultaneous access or modification.
- *
- * Return: 0 upon success; anything else upon failure.
- */
-int analogbits_wrpll_configure_for_rate(struct analogbits_wrpll_cfg *c,
-                                       u32 target_rate,
-                                       unsigned long parent_rate)
-{
-       unsigned long ratio;
-       u64 target_vco_rate, delta, best_delta, f_pre_div, vco, vco_pre;
-       u32 best_f, f, post_divr_freq, fbcfg;
-       u8 fbdiv, divq, best_r, r;
-
-       if (!c)
-               return -1;
-
-       if (c->flags == 0) {
-               WARN(1, "%s called with uninitialized PLL config", __func__);
-               return -1;
-       }
-
-       fbcfg = WRPLL_FLAGS_INT_FEEDBACK_MASK | WRPLL_FLAGS_EXT_FEEDBACK_MASK;
-       if ((c->flags & fbcfg) == fbcfg) {
-               WARN(1, "%s called with invalid PLL config", __func__);
-               return -1;
-       }
-
-       if (c->flags == WRPLL_FLAGS_EXT_FEEDBACK_MASK) {
-               WARN(1, "%s: external feedback mode not currently supported",
-                    __func__);
-               return -1;
-       }
-
-       /* Initialize rounding data if it hasn't been initialized already */
-       if (parent_rate != c->_parent_rate) {
-               if (__wrpll_update_parent_rate(c, parent_rate)) {
-                       pr_err("%s: PLL input rate is out of range\n",
-                              __func__);
-                       return -1;
-               }
-       }
-
-       c->flags &= ~WRPLL_FLAGS_RESET_MASK;
-
-       /* Put the PLL into bypass if the user requests the parent clock rate */
-       if (target_rate == parent_rate) {
-               c->flags |= WRPLL_FLAGS_BYPASS_MASK;
-               return 0;
-       }
-       c->flags &= ~WRPLL_FLAGS_BYPASS_MASK;
-
-       /* Calculate the Q shift and target VCO rate */
-       divq = __wrpll_calc_divq(target_rate, &target_vco_rate);
-       if (divq == 0)
-               return -1;
-       c->divq = divq;
-
-       /* Precalculate the pre-Q divider target ratio */
-       ratio = div64_u64((target_vco_rate << ROUND_SHIFT), parent_rate);
-
-       fbdiv = __wrpll_calc_fbdiv(c);
-       best_r = 0;
-       best_f = 0;
-       best_delta = MAX_VCO_FREQ;
-
-       /*
-        * Consider all values for R which land within
-        * [MIN_POST_DIVR_FREQ, MAX_POST_DIVR_FREQ]; prefer smaller R
-        */
-       for (r = c->_init_r; r <= c->_max_r; ++r) {
-               /* What is the best F we can pick in this case? */
-               f_pre_div = ratio * r;
-               f = (f_pre_div + (1 << ROUND_SHIFT)) >> ROUND_SHIFT;
-               f >>= (fbdiv - 1);
-
-               post_divr_freq = div_u64(parent_rate, r);
-               vco_pre = fbdiv * post_divr_freq;
-               vco = vco_pre * f;
-
-               /* Ensure rounding didn't take us out of range */
-               if (vco > target_vco_rate) {
-                       --f;
-                       vco = vco_pre * f;
-               } else if (vco < MIN_VCO_FREQ) {
-                       ++f;
-                       vco = vco_pre * f;
-               }
-
-               delta = abs(target_rate - vco);
-               if (delta < best_delta) {
-                       best_delta = delta;
-                       best_r = r;
-                       best_f = f;
-               }
-       }
-
-       c->divr = best_r - 1;
-       c->divf = best_f - 1;
-
-       post_divr_freq = div_u64(parent_rate, best_r);
-
-       /* Pick the best PLL jitter filter */
-       c->range = __wrpll_calc_filter_range(post_divr_freq);
-
-       return 0;
-}
-
-/**
- * analogbits_wrpll_calc_output_rate() - calculate the PLL's target output rate
- * @c: ptr to a struct analogbits_wrpll_cfg record to read from
- * @parent_rate: PLL refclk rate
- *
- * Given a pointer to the PLL's current input configuration @c and the
- * PLL's input reference clock rate @parent_rate (before the R
- * pre-divider), calculate the PLL's output clock rate (after the Q
- * post-divider)
- *
- * Context: Any context.  Caller must protect the memory pointed to by @c
- *          from simultaneous modification.
- *
- * Return: the PLL's output clock rate, in Hz.
- */
-unsigned long analogbits_wrpll_calc_output_rate(struct analogbits_wrpll_cfg *c,
-                                               unsigned long parent_rate)
-{
-       u8 fbdiv;
-       u64 n;
-
-       WARN(c->flags & WRPLL_FLAGS_EXT_FEEDBACK_MASK,
-            "external feedback mode not yet supported");
-
-       fbdiv = __wrpll_calc_fbdiv(c);
-       n = parent_rate * fbdiv * (c->divf + 1);
-       n = div_u64(n, (c->divr + 1));
-       n >>= c->divq;
-
-       return n;
-}
-
-/**
- * analogbits_wrpll_calc_max_lock_us() - return the time for the PLL to lock
- * @c: ptr to a struct analogbits_wrpll_cfg record to read from
- *
- * Return the minimum amount of time (in microseconds) that the caller
- * must wait after reprogramming the PLL to ensure that it is locked
- * to the input frequency and stable.  This is likely to depend on the DIVR
- * value; this is under discussion with the manufacturer.
- *
- * Return: the minimum amount of time the caller must wait for the PLL
- *         to lock (in microseconds)
- */
-unsigned int analogbits_wrpll_calc_max_lock_us(struct analogbits_wrpll_cfg *c)
-{
-       return MAX_LOCK_US;
-}
diff --git a/include/linux/clk/analogbits-wrpll-cln28hpc.h b/include/linux/clk/analogbits-wrpll-cln28hpc.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..4432e24
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,101 @@
+/* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
+/*
+ * Copyright (c) 2019 Western Digital Corporation or its affiliates.
+ *
+ * Copyright (C) 2018 SiFive, Inc.
+ * Wesley Terpstra
+ * Paul Walmsley
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
+ * published by the Free Software Foundation.
+ *
+ * This program is distributed in the hope that it will be useful,
+ * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+ * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+ * GNU General Public License for more details.
+ */
+
+#ifndef __LINUX_CLK_ANALOGBITS_WRPLL_CLN28HPC_H
+#define __LINUX_CLK_ANALOGBITS_WRPLL_CLN28HPC_H
+
+#include <linux/types.h>
+
+/* DIVQ_VALUES: number of valid DIVQ values */
+#define DIVQ_VALUES                            6
+
+/*
+ * Bit definitions for struct analogbits_wrpll_cfg.flags
+ *
+ * WRPLL_FLAGS_BYPASS_FLAG: if set, the PLL is either in bypass, or should be
+ *     programmed to enter bypass
+ * WRPLL_FLAGS_RESET_FLAG: if set, the PLL is in reset
+ * WRPLL_FLAGS_INT_FEEDBACK_FLAG: if set, the PLL is configured for internal
+ *     feedback mode
+ * WRPLL_FLAGS_EXT_FEEDBACK_FLAG: if set, the PLL is configured for external
+ *     feedback mode (not yet supported by this driver)
+ *
+ * The flags WRPLL_FLAGS_INT_FEEDBACK_FLAG and WRPLL_FLAGS_EXT_FEEDBACK_FLAG are
+ * mutually exclusive.  If both bits are set, or both are zero, the struct
+ * analogbits_wrpll_cfg record is uninitialized or corrupt.
+ */
+#define WRPLL_FLAGS_BYPASS_SHIFT               0
+#define WRPLL_FLAGS_BYPASS_MASK                BIT(WRPLL_FLAGS_BYPASS_SHIFT)
+#define WRPLL_FLAGS_RESET_SHIFT                1
+#define WRPLL_FLAGS_RESET_MASK         BIT(WRPLL_FLAGS_RESET_SHIFT)
+#define WRPLL_FLAGS_INT_FEEDBACK_SHIFT 2
+#define WRPLL_FLAGS_INT_FEEDBACK_MASK  BIT(WRPLL_FLAGS_INT_FEEDBACK_SHIFT)
+#define WRPLL_FLAGS_EXT_FEEDBACK_SHIFT 3
+#define WRPLL_FLAGS_EXT_FEEDBACK_MASK  BIT(WRPLL_FLAGS_EXT_FEEDBACK_SHIFT)
+
+/**
+ * struct analogbits_wrpll_cfg - WRPLL configuration values
+ * @divr: reference divider value (6 bits), as presented to the PLL signals.
+ * @divf: feedback divider value (9 bits), as presented to the PLL signals.
+ * @divq: output divider value (3 bits), as presented to the PLL signals.
+ * @flags: PLL configuration flags.  See above for more information.
+ * @range: PLL loop filter range.  See below for more information.
+ * @_output_rate_cache: cached output rates, swept across DIVQ.
+ * @_parent_rate: PLL refclk rate for which values are valid
+ * @_max_r: maximum possible R divider value, given @parent_rate
+ * @_init_r: initial R divider value to start the search from
+ *
+ * @divr, @divq, @divq, @range represent what the PLL expects to see
+ * on its input signals.  Thus @divr and @divf are the actual divisors
+ * minus one.  @divq is a power-of-two divider; for example, 1 =
+ * divide-by-2 and 6 = divide-by-64.  0 is an invalid @divq value.
+ *
+ * When initially passing a struct analogbits_wrpll_cfg record, the
+ * record should be zero-initialized with the exception of the @flags
+ * field.  The only flag bits that need to be set are either
+ * WRPLL_FLAGS_INT_FEEDBACK or WRPLL_FLAGS_EXT_FEEDBACK.
+ *
+ * Field names beginning with an underscore should be considered
+ * private to the wrpll-cln28hpc.c code.
+ */
+struct analogbits_wrpll_cfg {
+       u8 divr;
+       u8 divq;
+       u8 range;
+       u8 flags;
+       u16 divf;
+       u32 _output_rate_cache[DIVQ_VALUES];
+       unsigned long _parent_rate;
+       u8 _max_r;
+       u8 _init_r;
+};
+
+/*
+ * Function prototypes
+ */
+
+int analogbits_wrpll_configure_for_rate(struct analogbits_wrpll_cfg *c,
+                                       u32 target_rate,
+                                       unsigned long parent_rate);
+
+unsigned int analogbits_wrpll_calc_max_lock_us(struct analogbits_wrpll_cfg *c);
+
+unsigned long analogbits_wrpll_calc_output_rate(struct analogbits_wrpll_cfg *c,
+                                               unsigned long parent_rate);
+
+#endif /* __LINUX_CLK_ANALOGBITS_WRPLL_CLN28HPC_H */