[PATCH] SPI: add spi_butterfly driver
authorDavid Brownell <david-b@pacbell.net>
Wed, 11 Jan 2006 19:23:49 +0000 (11:23 -0800)
committerGreg Kroah-Hartman <gregkh@suse.de>
Sat, 14 Jan 2006 00:29:56 +0000 (16:29 -0800)
This adds a bitbanging parport based adaptor cable for AVR Butterfly, giving
SPI links to its DataFlash chip and (eventually) firmware running in the card.

Signed-off-by: Andrew Morton <akpm@osdl.org>
Signed-off-by: Greg Kroah-Hartman <gregkh@suse.de>
Documentation/spi/butterfly [new file with mode: 0644]
drivers/spi/Kconfig
drivers/spi/spi_butterfly.c [new file with mode: 0644]

diff --git a/Documentation/spi/butterfly b/Documentation/spi/butterfly
new file mode 100644 (file)
index 0000000..a2e8c8d
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,57 @@
+spi_butterfly - parport-to-butterfly adapter driver
+===================================================
+
+This is a hardware and software project that includes building and using
+a parallel port adapter cable, together with an "AVR Butterfly" to run
+firmware for user interfacing and/or sensors.  A Butterfly is a $US20
+battery powered card with an AVR microcontroller and lots of goodies:
+sensors, LCD, flash, toggle stick, and more.  You can use AVR-GCC to
+develop firmware for this, and flash it using this adapter cable.
+
+You can make this adapter from an old printer cable and solder things
+directly to the Butterfly.  Or (if you have the parts and skills) you
+can come up with something fancier, providing ciruit protection to the
+Butterfly and the printer port, or with a better power supply than two
+signal pins from the printer port.
+
+
+The first cable connections will hook Linux up to one SPI bus, with the
+AVR and a DataFlash chip; and to the AVR reset line.  This is all you
+need to reflash the firmware, and the pins are the standard Atmel "ISP"
+connector pins (used also on non-Butterfly AVR boards).
+
+       Signal    Butterfly       Parport (DB-25)
+       ------    ---------       ---------------
+       SCK     = J403.PB1/SCK  = pin 2/D0
+       RESET   = J403.nRST     = pin 3/D1
+       VCC     = J403.VCC_EXT  = pin 8/D6
+       MOSI    = J403.PB2/MOSI = pin 9/D7
+       MISO    = J403.PB3/MISO = pin 11/S7,nBUSY
+       GND     = J403.GND      = pin 23/GND
+
+Then to let Linux master that bus to talk to the DataFlash chip, you must
+(a) flash new firmware that disables SPI (set PRR.2, and disable pullups
+by clearing PORTB.[0-3]); (b) configure the mtd_dataflash driver; and
+(c) cable in the chipselect.
+
+       Signal    Butterfly       Parport (DB-25)
+       ------    ---------       ---------------
+       VCC     = J400.VCC_EXT  = pin 7/D5
+       SELECT  = J400.PB0/nSS  = pin 17/C3,nSELECT
+       GND     = J400.GND      = pin 24/GND
+
+The "USI" controller, using J405, can be used for a second SPI bus.  That
+would let you talk to the AVR over SPI, running firmware that makes it act
+as an SPI slave, while letting either Linux or the AVR use the DataFlash.
+There are plenty of spare parport pins to wire this one up, such as:
+
+       Signal    Butterfly       Parport (DB-25)
+       ------    ---------       ---------------
+       SCK     = J403.PE4/USCK = pin 5/D3
+       MOSI    = J403.PE5/DI   = pin 6/D4
+       MISO    = J403.PE6/DO   = pin 12/S5,nPAPEROUT
+       GND     = J403.GND      = pin 22/GND
+
+       IRQ     = J402.PF4      = pin 10/S6,ACK
+       GND     = J402.GND(P2)  = pin 25/GND
+
index 7a75faeb0526d6f89c37dbe854c52b5cddd5ebeb..b77dbd63e596fea9770cde47928dad197ab51e1d 100644 (file)
@@ -75,6 +75,16 @@ config SPI_BUTTERFLY
          inexpensive battery powered microcontroller evaluation board.
          This same cable can be used to flash new firmware.
 
+config SPI_BUTTERFLY
+       tristate "Parallel port adapter for AVR Butterfly (DEVELOPMENT)"
+       depends on SPI_MASTER && PARPORT && EXPERIMENTAL
+       select SPI_BITBANG
+       help
+         This uses a custom parallel port cable to connect to an AVR
+         Butterfly <http://www.atmel.com/products/avr/butterfly>, an
+         inexpensive battery powered microcontroller evaluation board.
+         This same cable can be used to flash new firmware.
+
 #
 # Add new SPI master controllers in alphabetical order above this line
 #
diff --git a/drivers/spi/spi_butterfly.c b/drivers/spi/spi_butterfly.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..79a3c59
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,423 @@
+/*
+ * spi_butterfly.c - parport-to-butterfly adapter
+ *
+ * Copyright (C) 2005 David Brownell
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License as published by
+ * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
+ * (at your option) any later version.
+ *
+ * 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.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with this program; if not, write to the Free Software
+ * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
+ */
+#include <linux/config.h>
+#include <linux/kernel.h>
+#include <linux/init.h>
+#include <linux/delay.h>
+#include <linux/platform_device.h>
+#include <linux/parport.h>
+
+#include <linux/spi/spi.h>
+#include <linux/spi/spi_bitbang.h>
+#include <linux/spi/flash.h>
+
+#include <linux/mtd/partitions.h>
+
+
+/*
+ * This uses SPI to talk with an "AVR Butterfly", which is a $US20 card
+ * with a battery powered AVR microcontroller and lots of goodies.  You
+ * can use GCC to develop firmware for this.
+ *
+ * See Documentation/spi/butterfly for information about how to build
+ * and use this custom parallel port cable.
+ */
+
+#undef HAVE_USI        /* nyet */
+
+
+/* DATA output bits (pins 2..9 == D0..D7) */
+#define        butterfly_nreset (1 << 1)               /* pin 3 */
+
+#define        spi_sck_bit     (1 << 0)                /* pin 2 */
+#define        spi_mosi_bit    (1 << 7)                /* pin 9 */
+
+#define        usi_sck_bit     (1 << 3)                /* pin 5 */
+#define        usi_mosi_bit    (1 << 4)                /* pin 6 */
+
+#define        vcc_bits        ((1 << 6) | (1 << 5))   /* pins 7, 8 */
+
+/* STATUS input bits */
+#define        spi_miso_bit    PARPORT_STATUS_BUSY     /* pin 11 */
+
+#define        usi_miso_bit    PARPORT_STATUS_PAPEROUT /* pin 12 */
+
+/* CONTROL output bits */
+#define        spi_cs_bit      PARPORT_CONTROL_SELECT  /* pin 17 */
+/* USI uses no chipselect */
+
+
+
+static inline struct butterfly *spidev_to_pp(struct spi_device *spi)
+{
+       return spi->controller_data;
+}
+
+static inline int is_usidev(struct spi_device *spi)
+{
+#ifdef HAVE_USI
+       return spi->chip_select != 1;
+#else
+       return 0;
+#endif
+}
+
+
+struct butterfly {
+       /* REVISIT ... for now, this must be first */
+       struct spi_bitbang      bitbang;
+
+       struct parport          *port;
+       struct pardevice        *pd;
+
+       u8                      lastbyte;
+
+       struct spi_device       *dataflash;
+       struct spi_device       *butterfly;
+       struct spi_board_info   info[2];
+
+};
+
+/*----------------------------------------------------------------------*/
+
+/*
+ * these routines may be slower than necessary because they're hiding
+ * the fact that there are two different SPI busses on this cable: one
+ * to the DataFlash chip (or AVR SPI controller), the other to the
+ * AVR USI controller.
+ */
+
+static inline void
+setsck(struct spi_device *spi, int is_on)
+{
+       struct butterfly        *pp = spidev_to_pp(spi);
+       u8                      bit, byte = pp->lastbyte;
+
+       if (is_usidev(spi))
+               bit = usi_sck_bit;
+       else
+               bit = spi_sck_bit;
+
+       if (is_on)
+               byte |= bit;
+       else
+               byte &= ~bit;
+       parport_write_data(pp->port, byte);
+       pp->lastbyte = byte;
+}
+
+static inline void
+setmosi(struct spi_device *spi, int is_on)
+{
+       struct butterfly        *pp = spidev_to_pp(spi);
+       u8                      bit, byte = pp->lastbyte;
+
+       if (is_usidev(spi))
+               bit = usi_mosi_bit;
+       else
+               bit = spi_mosi_bit;
+
+       if (is_on)
+               byte |= bit;
+       else
+               byte &= ~bit;
+       parport_write_data(pp->port, byte);
+       pp->lastbyte = byte;
+}
+
+static inline int getmiso(struct spi_device *spi)
+{
+       struct butterfly        *pp = spidev_to_pp(spi);
+       int                     value;
+       u8                      bit;
+
+       if (is_usidev(spi))
+               bit = usi_miso_bit;
+       else
+               bit = spi_miso_bit;
+
+       /* only STATUS_BUSY is NOT negated */
+       value = !(parport_read_status(pp->port) & bit);
+       return (bit == PARPORT_STATUS_BUSY) ? value : !value;
+}
+
+static void butterfly_chipselect(struct spi_device *spi, int value)
+{
+       struct butterfly        *pp = spidev_to_pp(spi);
+
+       /* set default clock polarity */
+       if (value)
+               setsck(spi, spi->mode & SPI_CPOL);
+
+       /* no chipselect on this USI link config */
+       if (is_usidev(spi))
+               return;
+
+       /* here, value == "activate or not" */
+
+       /* most PARPORT_CONTROL_* bits are negated */
+       if (spi_cs_bit == PARPORT_CONTROL_INIT)
+               value = !value;
+
+       /* here, value == "bit value to write in control register"  */
+
+       parport_frob_control(pp->port, spi_cs_bit, value ? spi_cs_bit : 0);
+}
+
+
+/* we only needed to implement one mode here, and choose SPI_MODE_0 */
+
+#define        spidelay(X)     do{}while(0)
+//#define      spidelay        ndelay
+
+#define        EXPAND_BITBANG_TXRX
+#include <linux/spi/spi_bitbang.h>
+
+static u32
+butterfly_txrx_word_mode0(struct spi_device *spi,
+               unsigned nsecs,
+               u32 word, u8 bits)
+{
+       return bitbang_txrx_be_cpha0(spi, nsecs, 0, word, bits);
+}
+
+/*----------------------------------------------------------------------*/
+
+/* override default partitioning with cmdlinepart */
+static struct mtd_partition partitions[] = { {
+       /* JFFS2 wants partitions of 4*N blocks for this device ... */
+
+       /* sector 0 = 8 pages * 264 bytes/page (1 block)
+        * sector 1 = 248 pages * 264 bytes/page
+        */
+       .name           = "bookkeeping",        // 66 KB
+       .offset         = 0,
+       .size           = (8 + 248) * 264,
+//     .mask_flags     = MTD_WRITEABLE,
+}, {
+       /* sector 2 = 256 pages * 264 bytes/page
+        * sectors 3-5 = 512 pages * 264 bytes/page
+        */
+       .name           = "filesystem",         // 462 KB
+       .offset         = MTDPART_OFS_APPEND,
+       .size           = MTDPART_SIZ_FULL,
+} };
+
+static struct flash_platform_data flash = {
+       .name           = "butterflash",
+       .parts          = partitions,
+       .nr_parts       = ARRAY_SIZE(partitions),
+};
+
+
+/* REVISIT remove this ugly global and its "only one" limitation */
+static struct butterfly *butterfly;
+
+static void butterfly_attach(struct parport *p)
+{
+       struct pardevice        *pd;
+       int                     status;
+       struct butterfly        *pp;
+       struct spi_master       *master;
+       struct platform_device  *pdev;
+
+       if (butterfly)
+               return;
+
+       /* REVISIT:  this just _assumes_ a butterfly is there ... no probe,
+        * and no way to be selective about what it binds to.
+        */
+
+       /* FIXME where should master->cdev.dev come from?
+        * e.g. /sys/bus/pnp0/00:0b, some PCI thing, etc
+        * setting up a platform device like this is an ugly kluge...
+        */
+       pdev = platform_device_register_simple("butterfly", -1, NULL, 0);
+
+       master = spi_alloc_master(&pdev->dev, sizeof *pp);
+       if (!master) {
+               status = -ENOMEM;
+               goto done;
+       }
+       pp = spi_master_get_devdata(master);
+
+       /*
+        * SPI and bitbang hookup
+        *
+        * use default setup(), cleanup(), and transfer() methods; and
+        * only bother implementing mode 0.  Start it later.
+        */
+       master->bus_num = 42;
+       master->num_chipselect = 2;
+
+       pp->bitbang.master = spi_master_get(master);
+       pp->bitbang.chipselect = butterfly_chipselect;
+       pp->bitbang.txrx_word[SPI_MODE_0] = butterfly_txrx_word_mode0;
+
+       /*
+        * parport hookup
+        */
+       pp->port = p;
+       pd = parport_register_device(p, "spi_butterfly",
+                       NULL, NULL, NULL,
+                       0 /* FLAGS */, pp);
+       if (!pd) {
+               status = -ENOMEM;
+               goto clean0;
+       }
+       pp->pd = pd;
+
+       status = parport_claim(pd);
+       if (status < 0)
+               goto clean1;
+
+       /*
+        * Butterfly reset, powerup, run firmware
+        */
+       pr_debug("%s: powerup/reset Butterfly\n", p->name);
+
+       /* nCS for dataflash (this bit is inverted on output) */
+       parport_frob_control(pp->port, spi_cs_bit, 0);
+
+       /* stabilize power with chip in reset (nRESET), and
+        * both spi_sck_bit and usi_sck_bit clear (CPOL=0)
+        */
+       pp->lastbyte |= vcc_bits;
+       parport_write_data(pp->port, pp->lastbyte);
+       msleep(5);
+
+       /* take it out of reset; assume long reset delay */
+       pp->lastbyte |= butterfly_nreset;
+       parport_write_data(pp->port, pp->lastbyte);
+       msleep(100);
+
+
+       /*
+        * Start SPI ... for now, hide that we're two physical busses.
+        */
+       status = spi_bitbang_start(&pp->bitbang);
+       if (status < 0)
+               goto clean2;
+
+       /* Bus 1 lets us talk to at45db041b (firmware disables AVR)
+        * or AVR (firmware resets at45, acts as spi slave)
+        */
+       pp->info[0].max_speed_hz = 15 * 1000 * 1000;
+       strcpy(pp->info[0].modalias, "mtd_dataflash");
+       pp->info[0].platform_data = &flash;
+       pp->info[0].chip_select = 1;
+       pp->info[0].controller_data = pp;
+       pp->dataflash = spi_new_device(pp->bitbang.master, &pp->info[0]);
+       if (pp->dataflash)
+               pr_debug("%s: dataflash at %s\n", p->name,
+                               pp->dataflash->dev.bus_id);
+
+#ifdef HAVE_USI
+       /* even more custom AVR firmware */
+       pp->info[1].max_speed_hz = 10 /* ?? */ * 1000 * 1000;
+       strcpy(pp->info[1].modalias, "butterfly");
+       // pp->info[1].platform_data = ... TBD ... ;
+       pp->info[1].chip_select = 2,
+       pp->info[1].controller_data = pp;
+       pp->butterfly = spi_new_device(pp->bitbang.master, &pp->info[1]);
+       if (pp->butterfly)
+               pr_debug("%s: butterfly at %s\n", p->name,
+                               pp->butterfly->dev.bus_id);
+
+       /* FIXME setup ACK for the IRQ line ...  */
+#endif
+
+       // dev_info(_what?_, ...)
+       pr_info("%s: AVR Butterfly\n", p->name);
+       butterfly = pp;
+       return;
+
+clean2:
+       /* turn off VCC */
+       parport_write_data(pp->port, 0);
+
+       parport_release(pp->pd);
+clean1:
+       parport_unregister_device(pd);
+clean0:
+       (void) spi_master_put(pp->bitbang.master);
+done:
+       platform_device_unregister(pdev);
+       pr_debug("%s: butterfly probe, fail %d\n", p->name, status);
+}
+
+static void butterfly_detach(struct parport *p)
+{
+       struct butterfly        *pp;
+       struct platform_device  *pdev;
+       int                     status;
+
+       /* FIXME this global is ugly ... but, how to quickly get from
+        * the parport to the "struct butterfly" associated with it?
+        * "old school" driver-internal device lists?
+        */
+       if (!butterfly || butterfly->port != p)
+               return;
+       pp = butterfly;
+       butterfly = NULL;
+
+#ifdef HAVE_USI
+       spi_unregister_device(pp->butterfly);
+       pp->butterfly = NULL;
+#endif
+       spi_unregister_device(pp->dataflash);
+       pp->dataflash = NULL;
+
+       status = spi_bitbang_stop(&pp->bitbang);
+
+       /* turn off VCC */
+       parport_write_data(pp->port, 0);
+       msleep(10);
+
+       parport_release(pp->pd);
+       parport_unregister_device(pp->pd);
+
+       pdev = to_platform_device(pp->bitbang.master->cdev.dev);
+
+       (void) spi_master_put(pp->bitbang.master);
+
+       platform_device_unregister(pdev);
+}
+
+static struct parport_driver butterfly_driver = {
+       .name =         "spi_butterfly",
+       .attach =       butterfly_attach,
+       .detach =       butterfly_detach,
+};
+
+
+static int __init butterfly_init(void)
+{
+       return parport_register_driver(&butterfly_driver);
+}
+device_initcall(butterfly_init);
+
+static void __exit butterfly_exit(void)
+{
+       parport_unregister_driver(&butterfly_driver);
+}
+module_exit(butterfly_exit);
+
+MODULE_LICENSE("GPL");