mf624.c

   1 /*
   2  * Application using MF624 UIO driver
   3  *
   4  * Copyright (C) 2011 Rostislav Lisovy <lisovy@gmail.com>
   5  *
   6  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   7  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   9  * (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  12  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14  * GNU General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  17  * along with this program; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  19  */
  20
  21 #include <stdio.h>
  22 #include <errno.h>
  23 #include <sys/stat.h>
  24 #include <fcntl.h>
  25 #include <unistd.h>
  26 #include <string.h>
  27 #include <dirent.h>
  28 #include <sys/types.h>
  29 #include <sys/mman.h>
  30 #include <stdint.h> // uintX_t
  31 #include <inttypes.h>
  32 #include <unistd.h>
  33 #include <alloca.h>
  34
  35 #include "mf624.h"
  36
  37 /****************************************************************/
  38
  39
  40 int bar_mapping_fill(bar_mapping_t *barmap, const char *uio_dev, int map_nr)
  41 {
  42         FILE *file;
  43         void *s;
  44         int ssiz;
  45         static size_t page_size;
  46
  47         page_size = sysconf(_SC_PAGESIZE);
  48
  49         ssiz = snprintf(NULL, 0, "/sys/class/uio/%s/maps/map%i/", uio_dev, map_nr);
  50         if (ssiz < 0)
  51                 return -1;
  52         /* add reserve to store each size addr, name, offset, size */
  53         ssiz += 6 + 1;
  54         s = alloca(ssiz);
  55
  56         snprintf(s, ssiz, "/sys/class/uio/%s/maps/map%i/addr", uio_dev, map_nr);
  57         file = fopen(s, "rb");
  58         if (file == NULL)
  59           return -1;
  60         fscanf(file, "%"SCNiPTR, &barmap->phys_addr);
  61         fclose(file);
  62
  63         snprintf(s, ssiz, "/sys/class/uio/%s/maps/map%i/offset", uio_dev, map_nr);
  64         file = fopen(s, "rb");
  65         if (file == NULL) {
  66                 barmap->offset = barmap->phys_addr & (page_size - 1);
  67         } else {
  68                 fscanf(file, "%"SCNi32, &barmap->offset);
  69                 fclose(file);
  70         }
  71
  72         snprintf(s, ssiz, "/sys/class/uio/%s/maps/map%i/size", uio_dev, map_nr);
  73         file = fopen(s, "rb");
  74         if (file == NULL)
  75           return -1;
  76         fscanf(file, "%"SCNi32, &barmap->size);
  77         fclose(file);
  78
  79         barmap->mmap_offset = page_size * map_nr + barmap->offset;
  80
  81         return 0;
  82 }
  83
  84 int bar_mapping_setup(bar_mapping_t *barmap, int device_fd)
  85 {
  86         static size_t page_mask = 0;
  87         off_t mmap_start;
  88         size_t mmap_size;
  89
  90         if (!page_mask)
  91                  page_mask = sysconf(_SC_PAGESIZE) - 1;
  92
  93         mmap_start = barmap->mmap_offset & ~page_mask;
  94         mmap_size = barmap->mmap_offset + barmap->size + page_mask - mmap_start;
  95         mmap_size &= ~page_mask;
  96
  97         barmap->mmap_addr = mmap(0, mmap_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, device_fd, mmap_start);
  98         if (barmap->mmap_addr == MAP_FAILED) {
  99                 return -1;
 100         }
 101
 102         barmap->virt_addr = (uintptr_t)barmap->mmap_addr;
 103         barmap->virt_addr += barmap->mmap_offset & page_mask;
 104
 105         return 0;
 106 }
 107
 108 /****************************************************************/
 109
 110 #define BUFF_SMALL              32
 111 #define BUFF_MID                256
 112 #define min(a, b)               ((a) > (b) ? (b) : (a))
 113
 114 /* Hardware specific */
 115 /* BAR0 */
 116 #define GPIOC_reg               0x54
 117
 118 /* BAR2 */
 119 #define ADCTRL_reg              0x00
 120 #define ADDATA0_reg             0x00
 121 #define ADDATA1_reg             0x02
 122 #define ADDATA2_reg             0x04
 123 #define ADDATA3_reg             0x06
 124 #define ADDATA4_reg             0x08
 125 #define ADDATA5_reg             0x0a
 126 #define ADDATA6_reg             0x0c
 127 #define ADDATA7_reg             0x0e
 128 #define ADSTART_reg             0x20
 129
 130 #define DOUT_reg                0x10
 131 #define DIN_reg                 0x10
 132 #define DA0_reg                 0x20
 133 #define DA1_reg                 0x22
 134 #define DA2_reg                 0x24
 135 #define DA3_reg                 0x26
 136 #define DA4_reg                 0x28
 137 #define DA5_reg                 0x2A
 138 #define DA6_reg                 0x2C
 139 #define DA7_reg                 0x2E
 140
 141 #define GPIOC_DACEN_mask        (1 << 26)
 142 #define GPIOC_LDAC_mask         (1 << 23)
 143 #define GPIOC_EOLC_mask         (1 << 17)
 144
 145
 146
 147
 148 static uint32_t dac_channel2reg[] = {
 149         [DA0] = DA0_reg,
 150         [DA1] = DA1_reg,
 151         [DA2] = DA2_reg,
 152         [DA3] = DA3_reg,
 153         [DA4] = DA4_reg,
 154         [DA5] = DA5_reg,
 155         [DA6] = DA6_reg,
 156         [DA7] = DA7_reg,
 157 };
 158
 159 static uint32_t adc_channel2reg[] = {
 160         [AD0] = ADDATA0_reg,
 161         [AD1] = ADDATA1_reg,
 162         [AD2] = ADDATA2_reg,
 163         [AD3] = ADDATA3_reg,
 164         [AD4] = ADDATA4_reg,
 165         [AD5] = ADDATA5_reg,
 166         [AD6] = ADDATA6_reg,
 167         [AD7] = ADDATA7_reg,
 168 };
 169
 170
 171
 172 #define MFST2REG(mfst, bar_num, reg_offs) \
 173         ((void *)(mfst->bar##bar_num.virt_addr + (reg_offs)))
 174
 175 mf624_state_t mf624_state;
 176
 177 /* Print one byte as binary number */
 178 void print_8bin(int nr)
 179 {
 180         int i;
 181         for (i = 7; i >= 0; i--) {
 182                 printf("%d" , ((nr & (1 << i)) > 0));
 183         }
 184
 185         printf("\n");
 186 }
 187
 188
 189
 190 void DIO_write(mf624_state_t* mfst, int16_t val)
 191 {
 192         mf624_write16(val, MFST2REG(mfst, 2, DOUT_reg));
 193 }
 194
 195 uint16_t DIO_read(mf624_state_t* mfst)
 196 {
 197         return mf624_read16(MFST2REG(mfst, 2, DIN_reg)) & 0xFF;
 198 }
 199
 200 void DAC_enable(mf624_state_t* mfst)
 201 {
 202         // Setting DACEN and LDAC bits in GPIO register influences all DACs
 203         mf624_write32((mf624_read32(MFST2REG(mfst, 0, GPIOC_reg))
 204                 | GPIOC_DACEN_mask) // enable output
 205                 & ~GPIOC_LDAC_mask, // enable conversion
 206                 MFST2REG(mfst, 0, GPIOC_reg));
 207 }
 208
 209
 210
 211 int DAC_write(mf624_state_t* mfst, dac_channel_t channel, int val)
 212 {
 213         if (channel > sizeof(dac_channel2reg)/sizeof(*dac_channel2reg))
 214                 return -1;
 215
 216         mf624_write16(val, MFST2REG(mfst, 2, dac_channel2reg[channel]));
 217         return 0;
 218 }
 219
 220 int ADC_enable(mf624_state_t* mfst, adc_channel_t channel)
 221 {
 222         mfst->ADC_enabled = 0;
 223
 224         if (channel > sizeof(adc_channel2reg)/sizeof(*adc_channel2reg))
 225                 return -1;
 226
 227         mfst->ADC_enabled = (1 << channel);
 228
 229         mfst->ADC_enabled &= 0xFF;
 230         mf624_write16(mfst->ADC_enabled, MFST2REG(mfst, 2, ADCTRL_reg));
 231         //print_8bin(ADC_enabled);
 232
 233         return 0;
 234 }
 235
 236 /* This function blocks until conversion is finished */
 237 double ADC_read(mf624_state_t* mfst, adc_channel_t channel)
 238 {
 239         volatile int i;
 240         int result;
 241
 242         // Activate trigger to start conversion
 243         mf624_read16(MFST2REG(mfst, 2, ADSTART_reg));
 244
 245         // Check if conversion has finished
 246         while((mf624_read32(MFST2REG(mfst, 0, GPIOC_reg)) & GPIOC_EOLC_mask)) {
 247                 for (i = 0; i < 1000; i++) {} // small wait
 248         }
 249
 250         ADC_enable(mfst, channel);
 251         result = mf624_read16(MFST2REG(mfst, 2, ADDATA0_reg));
 252
 253         return 10.0 * ((int16_t) (result << 2)) / (double) 0x8000;
 254 }
 255
 256
 257 int open_device(char* path) {
 258         int device_fd;
 259
 260         device_fd = open(path, O_RDWR | O_SYNC);
 261         if (device_fd == -1) {
 262                 perror("open()");
 263                 return -1;
 264         }
 265
 266         return device_fd;
 267 }
 268
 269 void wait_for_interrupts(int device_fd)
 270 {
 271         read(device_fd, NULL, 1);
 272 }
 273
 274 int disable_interrupts(int device_fd)
 275 {
 276         uint32_t control_value = 0;
 277         int status;
 278
 279         status = write(device_fd, &control_value, sizeof(uint32_t));
 280         if (status == -1) {
 281                 perror("write()");
 282                 return -1;
 283         }
 284
 285         return status;
 286 }
 287
 288 int enable_interrupts(int device_fd)
 289 {
 290         uint32_t control_value = 1;
 291         int status;
 292
 293         status = write(device_fd, &control_value, sizeof(uint32_t));
 294         if (status == -1) {
 295                 perror("write()");
 296                 return -1;
 297         }
 298
 299         return status;
 300 }
 301
 302 void list_available_mem_regions(char* device)
 303 {
 304         int status;
 305         char path[] = "/sys/class/uio/";
 306         char subdir[] = "/maps/";
 307         char directory[BUFF_MID];
 308         memset(directory, '\0', BUFF_MID);
 309
 310         DIR *dip;
 311         struct dirent *dit;
 312
 313         strncat(directory, path, strlen(path));
 314         strncat(directory, device, min(strlen(device), 8));
 315         strncat(directory, subdir, strlen(subdir));
 316
 317         dip = opendir(directory);
 318         if (dip == NULL) {
 319                 perror("opendir");
 320                 return;
 321         }
 322
 323         while ((dit = readdir(dip)) != NULL) {
 324                 if (strcmp(dit->d_name, ".") && strcmp(dit->d_name, "..")) {
 325                         printf(" %s\n", dit->d_name);
 326                 }
 327         }
 328
 329         status = closedir(dip);
 330         if (status == -1) {
 331                 perror("closedir()");
 332                 return;
 333         }
 334
 335 }
 336
 337
 338 void list_available_io_ports(char *device)
 339 {
 340         int status;
 341         char path[] = "/sys/class/uio/";
 342         char subdir[] = "/portio/";
 343         char directory[BUFF_MID];
 344         memset(directory, '\0', BUFF_MID);
 345
 346         DIR *dip;
 347         struct dirent *dit;
 348
 349         strncat(directory, path, strlen(path));
 350         strncat(directory, device, min(strlen(device), 8));
 351         strncat(directory, subdir, strlen(subdir));
 352
 353         status = access(directory, F_OK);
 354         if (status == -1) {
 355                 printf(" There are no IO port available\n");
 356                 return;
 357         }
 358
 359         dip = opendir(directory);
 360         if (dip == NULL) {
 361                 perror("opendir");
 362                 return;
 363         }
 364
 365         while ((dit = readdir(dip)) != NULL) {
 366                 if (strcmp(dit->d_name, ".") && strcmp(dit->d_name, "..")) {
 367                         printf(" %s\n", dit->d_name);
 368                 }
 369         }
 370
 371         status = closedir(dip);
 372         if (status == -1) {
 373                 perror("closedir()");
 374                 return;
 375         }
 376
 377 }
 378
 379
 380 void run_simple_tests(char* dev_name)
 381 {
 382         int status;
 383         int device_fd;
 384         char buff[BUFF_SMALL];
 385         memset(buff, '\0', BUFF_SMALL);
 386
 387         strncat(buff, "/dev/", 5);
 388         strncat(buff, dev_name, min(strlen(dev_name), 8));
 389
 390         printf("Opening %s\n", buff);
 391
 392         device_fd = open_device(buff);
 393         if (device_fd != -1) {
 394                 printf("Tring to enable interrupts\n");
 395                 status = enable_interrupts(device_fd);
 396                 if (status != -1) {
 397                         printf(" Probably OK\n");
 398                 }
 399
 400                 printf("Tring to disable interrupts\n");
 401                 status = disable_interrupts(device_fd);
 402                 if (status != -1) {
 403                         printf(" Probably OK\n");
 404                 }
 405         }
 406
 407
 408         printf("Checking for available memory regions exported by the UIO driver\n");
 409         list_available_mem_regions(dev_name);
 410
 411         printf("Checking for available IO ports exported by the UIO driver\n");
 412         list_available_io_ports(dev_name);
 413 }
 414
 415 int mmap_regions(mf624_state_t* mfst)
 416 {
 417         if (bar_mapping_fill(&mfst->bar0, mfst->uio_dev, 0) < 0) {
 418                 fprintf(stderr, "%s bar0 mapping fill failed\n", mfst->uio_dev);
 419                 return -1;
 420         }
 421
 422         if (bar_mapping_fill(&mfst->bar2, mfst->uio_dev, 1) < 0) {
 423                 fprintf(stderr, "%s bar2 mapping fill failed\n", mfst->uio_dev);
 424                 return -1;
 425         }
 426
 427         if (bar_mapping_fill(&mfst->bar4, mfst->uio_dev, 2) < 0) {
 428                 fprintf(stderr, "%s bar4 mapping fill failed\n", mfst->uio_dev);
 429                 return -1;
 430         }
 431
 432         if (bar_mapping_setup(&mfst->bar0, mfst->device_fd) < 0) {
 433                 fprintf(stderr, "%s bar0 mapping setup failed\n", mfst->uio_dev);
 434                 return -1;
 435         }
 436
 437         if (bar_mapping_setup(&mfst->bar2, mfst->device_fd) < 0) {
 438                 fprintf(stderr, "%s bar2 mapping setup failed\n", mfst->uio_dev);
 439                 return -1;
 440         }
 441
 442         if (bar_mapping_setup(&mfst->bar4, mfst->device_fd) < 0) {
 443                 fprintf(stderr, "%s bar4 mapping setup failed\n", mfst->uio_dev);
 444                 return -1;
 445         }
 446
 447 #if 1
 448         printf("bar0.phys_addr = %"PRIxPTR"\n", mfst->bar0.phys_addr);
 449         printf("bar2.phys_addr = %"PRIxPTR"\n", mfst->bar2.phys_addr);
 450         printf("bar4.phys_addr = %"PRIxPTR"\n", mfst->bar4.phys_addr);
 451
 452         printf("bar0.virt_addr = %"PRIxPTR"\n", mfst->bar0.virt_addr);
 453         printf("bar2.virt_addr = %"PRIxPTR"\n", mfst->bar2.virt_addr);
 454         printf("bar4.virt_addr = %"PRIxPTR"\n", mfst->bar4.virt_addr);
 455 #endif
 456
 457         return 0;
 458 }
 459
 460
 461 /*int main(int argc, char* argv[])
 462 {
 463         mf624_state_t* mfst = &mf624_state;
 464         char buff[BUFF_SMALL];
 465         memset(buff, '\0', BUFF_SMALL);
 466
 467         if (argc < 2) {
 468                 printf("Usage: %s UIO_DEVICE\n   UIO_DEVICE\tname of uio device in /dev\n", argv[0]);
 469                 return 1;
 470         }
 471
 472         mfst->uio_dev = argv[1];
 473
 474         strncat(buff, "/dev/", 5);
 475         strncat(buff, mfst->uio_dev, sizeof(buff) - 6);
 476
 477         mfst->device_fd = open_device(buff);
 478         if (mfst->device_fd < 0) {
 479                 fprintf(stderr, "%s open failed (%s)!\n", mfst->uio_dev, strerror(errno));
 480                 return 2;
 481         }
 482         if (mmap_regions(mfst) < 0) {
 483                 fprintf(stderr, "%s mmap_regions failed (%s)!\n", mfst->uio_dev, strerror(errno));
 484                 return 2;
 485         }
 486
 487         DAC_enable(mfst);
 488
 489         while (1){
 490                 printf("Reading DIO: ");
 491                 print_8bin(DIO_read(mfst));
 492                 sleep(1);
 493
 494                 printf("Setting DA1 to 10 V\n");
 495                 DAC_write(mfst, DA1, 0x3FFF);
 496                 sleep(1);
 497
 498                 printf("Reading ADC0: ");
 499                 printf("%f V\n", ADC_read(mfst, AD0));
 500                 sleep(1);
 501
 502                 printf("Reading ADC1: ");
 503                 printf("%f V\n", ADC_read(mfst, AD1));
 504                 sleep(1);
 505
 506                 printf("Setting DIO to 0xff\n");
 507                 DIO_write(mfst, 0xff);
 508                 sleep(1);
 509
 510                 printf("Setting DIO to 0x00\n");
 511                 DIO_write(mfst, 0x00);
 512                 sleep(1);
 513
 514                 printf("Setting DA1 to 5 V\n");
 515                 DAC_write(mfst, DA1, 0x3000);
 516                 sleep(1);
 517
 518                 printf("Reading ADC0: ");
 519                 printf("%f V\n", ADC_read(mfst, AD0));
 520                 sleep(1);
 521
 522                 printf("Reading ADC1: ");
 523                 printf("%f V\n", ADC_read(mfst, AD1));
 524                 sleep(1);
 525                 printf("----------------------\n\n");
 526         }
 527
 528
 529         return 0;
 530 }*/