src/uio/mf624/userspace/test_application/main.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 /****************************************************************/
  36
  37 typedef struct bar_mapping_t {
  38         uintptr_t virt_addr;
  39         void *    mmap_addr;
  40         uintptr_t phys_addr;
  41         uint32_t  size;
  42         uint32_t  offset;
  43 } bar_mapping_t;
  44
  45 int bar_mapping_fill(bar_mapping_t *barmap, const char *uio_dev, int map_nr)
  46 {
  47         FILE *file;
  48         void *s;
  49         int ssiz;
  50         ssiz = snprintf(NULL, 0, "/sys/class/uio/%s/maps/map%i/", uio_dev, map_nr);
  51         if (ssiz < 0)
  52                 return -1;
  53         /* add reserve to store each size addr, name, offset, size */
  54         ssiz += 6 + 1;
  55         s = alloca(ssiz + 6 + 1);
  56
  57         snprintf(s, ssiz, "/sys/class/uio/%s/maps/map%i/addr", uio_dev, map_nr);
  58         file = fopen(s, "rb");
  59         fscanf(file, "%"SCNiPTR, &barmap->phys_addr);
  60         fclose(file);
  61
  62         snprintf(s, ssiz, "/sys/class/uio/%s/maps/map%i/offset", uio_dev, map_nr);
  63         file = fopen(s, "rb");
  64         fscanf(file, "%"SCNi32, &barmap->offset);
  65         fclose(file);
  66
  67         snprintf(s, ssiz, "/sys/class/uio/%s/maps/map%i/size", uio_dev, map_nr);
  68         file = fopen(s, "rb");
  69         fscanf(file, "%"SCNi32, &barmap->size);
  70         fclose(file);
  71
  72         return 0;
  73 }
  74
  75 int bar_mapping_setup(bar_mapping_t *barmap, int device_fd)
  76 {
  77         static size_t page_mask = 0;
  78         off_t mmap_offset;
  79         size_t mmap_size;
  80
  81         if (!page_mask)
  82                  page_mask = sysconf(_SC_PAGESIZE) - 1;
  83
  84         mmap_offset = barmap->offset & ~page_mask;
  85         mmap_size = barmap->offset + barmap->size + page_mask - mmap_offset;
  86         mmap_size &= ~page_mask;
  87
  88         barmap->mmap_addr = mmap(0, mmap_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, device_fd, mmap_offset);
  89         if (barmap->mmap_addr == MAP_FAILED) {
  90                 return -1;
  91         }
  92
  93         barmap->virt_addr = (uintptr_t)barmap->mmap_addr;
  94         barmap->virt_addr += barmap->offset & page_mask;
  95
  96         return 0;
  97 }
  98
  99 /****************************************************************/
 100
 101 #define BUFF_SMALL              32
 102 #define BUFF_MID                256
 103 #define min(a, b)               ((a) > (b) ? (b) : (a))
 104
 105 /* Hardware specific */
 106 /* BAR0 */
 107 #define GPIOC_reg               0x54
 108
 109 /* BAR2 */
 110 #define ADCTRL_reg              0x00
 111 #define ADDATA0_reg             0x00
 112 #define ADDATA1_reg             0x02
 113 #define ADDATA2_reg             0x04
 114 #define ADDATA3_reg             0x06
 115 #define ADDATA4_reg             0x08
 116 #define ADDATA5_reg             0x0a
 117 #define ADDATA6_reg             0x0c
 118 #define ADDATA7_reg             0x0e
 119 #define ADSTART_reg             0x20
 120
 121 #define DOUT_reg                0x10
 122 #define DIN_reg                 0x10
 123 #define DA0_reg                 0x20
 124 #define DA1_reg                 0x22
 125 #define DA2_reg                 0x24
 126 #define DA3_reg                 0x26
 127 #define DA4_reg                 0x28
 128 #define DA5_reg                 0x2A
 129 #define DA6_reg                 0x2C
 130 #define DA7_reg                 0x2E
 131
 132 #define GPIOC_DACEN_mask        (1 << 26)
 133 #define GPIOC_LDAC_mask         (1 << 23)
 134 #define GPIOC_EOLC_mask         (1 << 17)
 135
 136
 137 typedef enum {DA0, DA1, DA2, DA3, DA4, DA5, DA6, DA7} dac_channel_t;
 138 typedef enum {AD0, AD1, AD2, AD3, AD4, AD5, AD6, AD7} adc_channel_t;
 139
 140 static uint32_t dac_channel2reg[] = {
 141         [DA0] = DA0_reg,
 142         [DA1] = DA1_reg,
 143         [DA2] = DA2_reg,
 144         [DA3] = DA3_reg,
 145         [DA4] = DA4_reg,
 146         [DA5] = DA5_reg,
 147         [DA6] = DA6_reg,
 148         [DA7] = DA7_reg,
 149 };
 150
 151 static uint32_t adc_channel2reg[] = {
 152         [AD0] = ADDATA0_reg,
 153         [AD1] = ADDATA1_reg,
 154         [AD2] = ADDATA2_reg,
 155         [AD3] = ADDATA3_reg,
 156         [AD4] = ADDATA4_reg,
 157         [AD5] = ADDATA5_reg,
 158         [AD6] = ADDATA6_reg,
 159         [AD7] = ADDATA7_reg,
 160 };
 161
 162 typedef struct mf624_state_t {
 163         int device_fd;
 164         char *uio_dev;
 165         bar_mapping_t bar0;
 166         bar_mapping_t bar2;
 167         bar_mapping_t bar4;
 168         int status;
 169         int ADC_enabled; // Which ADCs are enabled
 170 } mf624_state_t;
 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 static inline int16_t mf624_read16(void *ptr)
 189 {
 190         return *(volatile uint16_t*)ptr;
 191 }
 192 static inline int32_t mf624_read32(void *ptr)
 193 {
 194         return *(volatile uint32_t*) ptr;
 195 }
 196
 197 static inline void mf624_write16(uint16_t val, void *ptr)
 198 {
 199         *(volatile uint16_t*) ptr = val;
 200 }
 201
 202 static inline void mf624_write32(uint32_t val, void *ptr)
 203 {
 204         *(volatile uint32_t*) ptr = val;
 205 }
 206
 207 void DIO_write(mf624_state_t* mfst, int16_t val)
 208 {
 209         mf624_write16(val, MFST2REG(mfst, 2, DOUT_reg));
 210 }
 211
 212 uint16_t DIO_read(mf624_state_t* mfst)
 213 {
 214         return mf624_read16(MFST2REG(mfst, 2, DIN_reg)) & 0xFF;
 215 }
 216
 217 void DAC_enable(mf624_state_t* mfst)
 218 {
 219         // Setting DACEN and LDAC bits in GPIO register influences all DACs
 220         mf624_write32((mf624_read32(MFST2REG(mfst, 0, GPIOC_reg))
 221                 | GPIOC_DACEN_mask) // enable output
 222                 & ~GPIOC_LDAC_mask, // enable conversion
 223                 MFST2REG(mfst, 0, GPIOC_reg));
 224 }
 225
 226 int DAC_write(mf624_state_t* mfst, dac_channel_t channel, int val)
 227 {
 228         if (channel > sizeof(dac_channel2reg)/sizeof(*dac_channel2reg))
 229                 return -1;
 230
 231         mf624_write16(val, MFST2REG(mfst, 2, dac_channel2reg[channel]));
 232         return 0;
 233 }
 234
 235 int ADC_enable(mf624_state_t* mfst, adc_channel_t channel)
 236 {
 237         mfst->ADC_enabled = 0;
 238
 239         if (channel > sizeof(adc_channel2reg)/sizeof(*adc_channel2reg))
 240                 return -1;
 241
 242         mfst->ADC_enabled = (1 << channel);
 243
 244         mfst->ADC_enabled &= 0xFF;
 245         mf624_write16(mfst->ADC_enabled, MFST2REG(mfst, 2, ADCTRL_reg));
 246         //print_8bin(ADC_enabled);
 247
 248         return 0;
 249 }
 250
 251 /* This function blocks until conversion is finished */
 252 double ADC_read(mf624_state_t* mfst, adc_channel_t channel)
 253 {
 254         volatile int i;
 255         int result;
 256
 257         // Activate trigger to start conversion
 258         mf624_read16(MFST2REG(mfst, 2, ADSTART_reg));
 259
 260         // Check if conversion has finished
 261         while((mf624_read32(MFST2REG(mfst, 0, GPIOC_reg)) & GPIOC_EOLC_mask)) {
 262                 for (i = 0; i < 1000; i++) {} // small wait
 263         }
 264
 265         ADC_enable(mfst, channel);
 266         result = mf624_read16(MFST2REG(mfst, 2, ADDATA0_reg));
 267
 268         return 10.0 * ((int16_t) (result << 2)) / (double) 0x8000;
 269 }
 270
 271
 272 int open_device(char* path) {
 273         int device_fd;
 274
 275         device_fd = open(path, O_RDWR | O_SYNC);
 276         if (device_fd == -1) {
 277                 perror("open()");
 278                 return -1;
 279         }
 280
 281         return device_fd;
 282 }
 283
 284 void wait_for_interrupts(int device_fd)
 285 {
 286         read(device_fd, NULL, 1);
 287 }
 288
 289 int disable_interrupts(int device_fd)
 290 {
 291         uint32_t control_value = 0;
 292         int status;
 293
 294         status = write(device_fd, &control_value, sizeof(uint32_t));
 295         if (status == -1) {
 296                 perror("write()");
 297                 return -1;
 298         }
 299
 300         return status;
 301 }
 302
 303 int enable_interrupts(int device_fd)
 304 {
 305         uint32_t control_value = 1;
 306         int status;
 307
 308         status = write(device_fd, &control_value, sizeof(uint32_t));
 309         if (status == -1) {
 310                 perror("write()");
 311                 return -1;
 312         }
 313
 314         return status;
 315 }
 316
 317 void list_available_mem_regions(char* device)
 318 {
 319         int status;
 320         char path[] = "/sys/class/uio/";
 321         char subdir[] = "/maps/";
 322         char directory[BUFF_MID];
 323         memset(directory, '\0', BUFF_MID);
 324
 325         DIR *dip;
 326         struct dirent *dit;
 327
 328         strncat(directory, path, strlen(path));
 329         strncat(directory, device, min(strlen(device), 8));
 330         strncat(directory, subdir, strlen(subdir));
 331
 332         dip = opendir(directory);
 333         if (dip == NULL) {
 334                 perror("opendir");
 335                 return;
 336         }
 337
 338         while ((dit = readdir(dip)) != NULL) {
 339                 if (strcmp(dit->d_name, ".") && strcmp(dit->d_name, "..")) {
 340                         printf(" %s\n", dit->d_name);
 341                 }
 342         }
 343
 344         status = closedir(dip);
 345         if (status == -1) {
 346                 perror("closedir()");
 347                 return;
 348         }
 349
 350 }
 351
 352
 353 void list_available_io_ports(char *device)
 354 {
 355         int status;
 356         char path[] = "/sys/class/uio/";
 357         char subdir[] = "/portio/";
 358         char directory[BUFF_MID];
 359         memset(directory, '\0', BUFF_MID);
 360
 361         DIR *dip;
 362         struct dirent *dit;
 363
 364         strncat(directory, path, strlen(path));
 365         strncat(directory, device, min(strlen(device), 8));
 366         strncat(directory, subdir, strlen(subdir));
 367
 368         status = access(directory, F_OK);
 369         if (status == -1) {
 370                 printf(" There are no IO port available\n");
 371                 return;
 372         }
 373
 374         dip = opendir(directory);
 375         if (dip == NULL) {
 376                 perror("opendir");
 377                 return;
 378         }
 379
 380         while ((dit = readdir(dip)) != NULL) {
 381                 if (strcmp(dit->d_name, ".") && strcmp(dit->d_name, "..")) {
 382                         printf(" %s\n", dit->d_name);
 383                 }
 384         }
 385
 386         status = closedir(dip);
 387         if (status == -1) {
 388                 perror("closedir()");
 389                 return;
 390         }
 391
 392 }
 393
 394
 395 void run_simple_tests(char* dev_name)
 396 {
 397         int status;
 398         int device_fd;
 399         char buff[BUFF_SMALL];
 400         memset(buff, '\0', BUFF_SMALL);
 401
 402         strncat(buff, "/dev/", 5);
 403         strncat(buff, dev_name, min(strlen(dev_name), 8));
 404
 405         printf("Opening %s\n", buff);
 406
 407         device_fd = open_device(buff);
 408         if (device_fd != -1) {
 409                 printf("Tring to enable interrupts\n");
 410                 status = enable_interrupts(device_fd);
 411                 if (status != -1) {
 412                         printf(" Probably OK\n");
 413                 }
 414
 415                 printf("Tring to disable interrupts\n");
 416                 status = disable_interrupts(device_fd);
 417                 if (status != -1) {
 418                         printf(" Probably OK\n");
 419                 }
 420         }
 421
 422
 423         printf("Checking for available memory regions exported by the UIO driver\n");
 424         list_available_mem_regions(dev_name);
 425
 426         printf("Checking for available IO ports exported by the UIO driver\n");
 427         list_available_io_ports(dev_name);
 428 }
 429
 430 int mmap_regions(mf624_state_t* mfst)
 431 {
 432         if (bar_mapping_fill(&mfst->bar0, mfst->uio_dev, 0) < 0) {
 433                 fprintf(stderr, "%s bar0 mapping fill failed\n", mfst->uio_dev);
 434                 return -1;
 435         }
 436
 437         if (bar_mapping_fill(&mfst->bar2, mfst->uio_dev, 1) < 0) {
 438                 fprintf(stderr, "%s bar2 mapping fill failed\n", mfst->uio_dev);
 439                 return -1;
 440         }
 441
 442         if (bar_mapping_fill(&mfst->bar4, mfst->uio_dev, 2) < 0) {
 443                 fprintf(stderr, "%s bar4 mapping fill failed\n", mfst->uio_dev);
 444                 return -1;
 445         }
 446
 447         if (bar_mapping_setup(&mfst->bar0, mfst->device_fd) < 0) {
 448                 fprintf(stderr, "%s bar0 mapping setup failed\n", mfst->uio_dev);
 449                 return -1;
 450         }
 451
 452         if (bar_mapping_setup(&mfst->bar2, mfst->device_fd) < 0) {
 453                 fprintf(stderr, "%s bar2 mapping setup failed\n", mfst->uio_dev);
 454                 return -1;
 455         }
 456
 457         if (bar_mapping_setup(&mfst->bar4, mfst->device_fd) < 0) {
 458                 fprintf(stderr, "%s bar4 mapping setup failed\n", mfst->uio_dev);
 459                 return -1;
 460         }
 461
 462 #if 1
 463         printf("bar0.phys_addr = %"PRIxPTR"\n", mfst->bar0.phys_addr);
 464         printf("bar2.phys_addr = %"PRIxPTR"\n", mfst->bar2.phys_addr);
 465         printf("bar4.phys_addr = %"PRIxPTR"\n", mfst->bar4.phys_addr);
 466
 467         printf("bar0.virt_addr = %"PRIxPTR"\n", mfst->bar0.virt_addr);
 468         printf("bar2.virt_addr = %"PRIxPTR"\n", mfst->bar2.virt_addr);
 469         printf("bar4.virt_addr = %"PRIxPTR"\n", mfst->bar4.virt_addr);
 470 #endif
 471
 472         return 0;
 473 }
 474
 475
 476 int main(int argc, char* argv[])
 477 {
 478         mf624_state_t* mfst = &mf624_state;
 479         char buff[BUFF_SMALL];
 480         memset(buff, '\0', BUFF_SMALL);
 481
 482         if (argc < 2) {
 483                 printf("Usage: %s UIO_DEVICE\n   UIO_DEVICE\tname of uio device in /dev\n", argv[0]);
 484                 return 1;
 485         }
 486
 487         mfst->uio_dev = argv[1];
 488
 489         strncat(buff, "/dev/", 5);
 490         strncat(buff, mfst->uio_dev, sizeof(buff) - 6);
 491
 492         mfst->device_fd = open_device(buff);
 493         if (mfst->device_fd < 0) {
 494                 fprintf(stderr, "%s open failed (%s)!\n", mfst->uio_dev, strerror(errno));
 495                 return 2;
 496         }
 497         if (mmap_regions(mfst) < 0) {
 498                 fprintf(stderr, "%s mmap_regions failed (%s)!\n", mfst->uio_dev, strerror(errno));
 499                 return 2;
 500         }
 501
 502         DAC_enable(mfst);
 503
 504         while (1){
 505                 printf("Reading DIO: ");
 506                 print_8bin(DIO_read(mfst));
 507                 sleep(1);
 508
 509                 printf("Setting DA1 to 10 V\n");
 510                 DAC_write(mfst, DA1, 0x3FFF);
 511                 sleep(1);
 512
 513                 printf("Reading ADC0: ");
 514                 printf("%f V\n", ADC_read(mfst, AD0));
 515                 sleep(1);
 516
 517                 printf("Reading ADC1: ");
 518                 printf("%f V\n", ADC_read(mfst, AD1));
 519                 sleep(1);
 520
 521                 printf("Setting DIO to 0xff\n");
 522                 DIO_write(mfst, 0xff);
 523                 sleep(1);
 524
 525                 printf("Setting DIO to 0x00\n");
 526                 DIO_write(mfst, 0x00);
 527                 sleep(1);
 528
 529                 printf("Setting DA1 to 5 V\n");
 530                 DAC_write(mfst, DA1, 0x3000);
 531                 sleep(1);
 532
 533                 printf("Reading ADC0: ");
 534                 printf("%f V\n", ADC_read(mfst, AD0));
 535                 sleep(1);
 536
 537                 printf("Reading ADC1: ");
 538                 printf("%f V\n", ADC_read(mfst, AD1));
 539                 sleep(1);
 540                 printf("----------------------\n\n");
 541         }
 542
 543
 544         return 0;
 545 }