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         off_t     mmap_offset;
  41         uintptr_t phys_addr;
  42         uint32_t  size;
  43         uint32_t  offset;
  44 } bar_mapping_t;
  45
  46 int bar_mapping_fill(bar_mapping_t *barmap, const char *uio_dev, int map_nr)
  47 {
  48         FILE *file;
  49         void *s;
  50         int ssiz;
  51         static size_t page_size;
  52
  53         page_size = sysconf(_SC_PAGESIZE);
  54
  55         ssiz = snprintf(NULL, 0, "/sys/class/uio/%s/maps/map%i/", uio_dev, map_nr);
  56         if (ssiz < 0)
  57                 return -1;
  58         /* add reserve to store each size addr, name, offset, size */
  59         ssiz += 6 + 1;
  60         s = alloca(ssiz);
  61
  62         snprintf(s, ssiz, "/sys/class/uio/%s/maps/map%i/addr", uio_dev, map_nr);
  63         file = fopen(s, "rb");
  64         if (file == NULL)
  65           return -1;
  66         fscanf(file, "%"SCNiPTR, &barmap->phys_addr);
  67         fclose(file);
  68
  69         snprintf(s, ssiz, "/sys/class/uio/%s/maps/map%i/offset", uio_dev, map_nr);
  70         file = fopen(s, "rb");
  71         if (file == NULL) {
  72                 barmap->offset = barmap->phys_addr & (page_size - 1);
  73         } else {
  74                 fscanf(file, "%"SCNi32, &barmap->offset);
  75                 fclose(file);
  76         }
  77
  78         snprintf(s, ssiz, "/sys/class/uio/%s/maps/map%i/size", uio_dev, map_nr);
  79         file = fopen(s, "rb");
  80         if (file == NULL)
  81           return -1;
  82         fscanf(file, "%"SCNi32, &barmap->size);
  83         fclose(file);
  84
  85         barmap->mmap_offset = page_size * map_nr + barmap->offset;
  86
  87         return 0;
  88 }
  89
  90 int bar_mapping_setup(bar_mapping_t *barmap, int device_fd)
  91 {
  92         static size_t page_mask = 0;
  93         off_t mmap_start;
  94         size_t mmap_size;
  95
  96         if (!page_mask)
  97                  page_mask = sysconf(_SC_PAGESIZE) - 1;
  98
  99         mmap_start = barmap->mmap_offset & ~page_mask;
 100         mmap_size = barmap->mmap_offset + barmap->size + page_mask - mmap_start;
 101         mmap_size &= ~page_mask;
 102
 103         barmap->mmap_addr = mmap(0, mmap_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, device_fd, mmap_start);
 104         if (barmap->mmap_addr == MAP_FAILED) {
 105                 return -1;
 106         }
 107
 108         barmap->virt_addr = (uintptr_t)barmap->mmap_addr;
 109         barmap->virt_addr += barmap->mmap_offset & page_mask;
 110
 111         return 0;
 112 }
 113
 114 /****************************************************************/
 115
 116 #define BUFF_SMALL              32
 117 #define BUFF_MID                256
 118 #define min(a, b)               ((a) > (b) ? (b) : (a))
 119
 120 /* Hardware specific */
 121 /* BAR0 */
 122 #define GPIOC_reg               0x54
 123
 124 /* BAR2 */
 125 #define ADCTRL_reg              0x00
 126 #define ADDATA0_reg             0x00
 127 #define ADDATA1_reg             0x02
 128 #define ADDATA2_reg             0x04
 129 #define ADDATA3_reg             0x06
 130 #define ADDATA4_reg             0x08
 131 #define ADDATA5_reg             0x0a
 132 #define ADDATA6_reg             0x0c
 133 #define ADDATA7_reg             0x0e
 134 #define ADSTART_reg             0x20
 135
 136 #define DOUT_reg                0x10
 137 #define DIN_reg                 0x10
 138 #define DA0_reg                 0x20
 139 #define DA1_reg                 0x22
 140 #define DA2_reg                 0x24
 141 #define DA3_reg                 0x26
 142 #define DA4_reg                 0x28
 143 #define DA5_reg                 0x2A
 144 #define DA6_reg                 0x2C
 145 #define DA7_reg                 0x2E
 146
 147 #define GPIOC_DACEN_mask        (1 << 26)
 148 #define GPIOC_LDAC_mask         (1 << 23)
 149 #define GPIOC_EOLC_mask         (1 << 17)
 150
 151
 152 typedef enum {DA0, DA1, DA2, DA3, DA4, DA5, DA6, DA7} dac_channel_t;
 153 typedef enum {AD0, AD1, AD2, AD3, AD4, AD5, AD6, AD7} adc_channel_t;
 154
 155 static uint32_t dac_channel2reg[] = {
 156         [DA0] = DA0_reg,
 157         [DA1] = DA1_reg,
 158         [DA2] = DA2_reg,
 159         [DA3] = DA3_reg,
 160         [DA4] = DA4_reg,
 161         [DA5] = DA5_reg,
 162         [DA6] = DA6_reg,
 163         [DA7] = DA7_reg,
 164 };
 165
 166 static uint32_t adc_channel2reg[] = {
 167         [AD0] = ADDATA0_reg,
 168         [AD1] = ADDATA1_reg,
 169         [AD2] = ADDATA2_reg,
 170         [AD3] = ADDATA3_reg,
 171         [AD4] = ADDATA4_reg,
 172         [AD5] = ADDATA5_reg,
 173         [AD6] = ADDATA6_reg,
 174         [AD7] = ADDATA7_reg,
 175 };
 176
 177 typedef struct mf624_state_t {
 178         int device_fd;
 179         char *uio_dev;
 180         bar_mapping_t bar0;
 181         bar_mapping_t bar2;
 182         bar_mapping_t bar4;
 183         int status;
 184         int ADC_enabled; // Which ADCs are enabled
 185 } mf624_state_t;
 186
 187 #define MFST2REG(mfst, bar_num, reg_offs) \
 188         ((void *)(mfst->bar##bar_num.virt_addr + (reg_offs)))
 189
 190 mf624_state_t mf624_state;
 191
 192 /* Print one byte as binary number */
 193 void print_8bin(int nr)
 194 {
 195         int i;
 196         for (i = 7; i >= 0; i--) {
 197                 printf("%d" , ((nr & (1 << i)) > 0));
 198         }
 199
 200         printf("\n");
 201 }
 202
 203 static inline int16_t mf624_read16(void *ptr)
 204 {
 205         return *(volatile uint16_t*)ptr;
 206 }
 207 static inline int32_t mf624_read32(void *ptr)
 208 {
 209         return *(volatile uint32_t*) ptr;
 210 }
 211
 212 static inline void mf624_write16(uint16_t val, void *ptr)
 213 {
 214         *(volatile uint16_t*) ptr = val;
 215 }
 216
 217 static inline void mf624_write32(uint32_t val, void *ptr)
 218 {
 219         *(volatile uint32_t*) ptr = val;
 220 }
 221
 222 void DIO_write(mf624_state_t* mfst, int16_t val)
 223 {
 224         mf624_write16(val, MFST2REG(mfst, 2, DOUT_reg));
 225 }
 226
 227 uint16_t DIO_read(mf624_state_t* mfst)
 228 {
 229         return mf624_read16(MFST2REG(mfst, 2, DIN_reg)) & 0xFF;
 230 }
 231
 232 void DAC_enable(mf624_state_t* mfst)
 233 {
 234         // Setting DACEN and LDAC bits in GPIO register influences all DACs
 235         mf624_write32((mf624_read32(MFST2REG(mfst, 0, GPIOC_reg))
 236                 | GPIOC_DACEN_mask) // enable output
 237                 & ~GPIOC_LDAC_mask, // enable conversion
 238                 MFST2REG(mfst, 0, GPIOC_reg));
 239 }
 240
 241 int DAC_write(mf624_state_t* mfst, dac_channel_t channel, int val)
 242 {
 243         if (channel > sizeof(dac_channel2reg)/sizeof(*dac_channel2reg))
 244                 return -1;
 245
 246         mf624_write16(val, MFST2REG(mfst, 2, dac_channel2reg[channel]));
 247         return 0;
 248 }
 249
 250 int ADC_enable(mf624_state_t* mfst, adc_channel_t channel)
 251 {
 252         mfst->ADC_enabled = 0;
 253
 254         if (channel > sizeof(adc_channel2reg)/sizeof(*adc_channel2reg))
 255                 return -1;
 256
 257         mfst->ADC_enabled = (1 << channel);
 258
 259         mfst->ADC_enabled &= 0xFF;
 260         mf624_write16(mfst->ADC_enabled, MFST2REG(mfst, 2, ADCTRL_reg));
 261         //print_8bin(ADC_enabled);
 262
 263         return 0;
 264 }
 265
 266 /* This function blocks until conversion is finished */
 267 double ADC_read(mf624_state_t* mfst, adc_channel_t channel)
 268 {
 269         volatile int i;
 270         int result;
 271
 272         // Activate trigger to start conversion
 273         mf624_read16(MFST2REG(mfst, 2, ADSTART_reg));
 274
 275         // Check if conversion has finished
 276         while((mf624_read32(MFST2REG(mfst, 0, GPIOC_reg)) & GPIOC_EOLC_mask)) {
 277                 for (i = 0; i < 1000; i++) {} // small wait
 278         }
 279
 280         ADC_enable(mfst, channel);
 281         result = mf624_read16(MFST2REG(mfst, 2, ADDATA0_reg));
 282
 283         return 10.0 * ((int16_t) (result << 2)) / (double) 0x8000;
 284 }
 285
 286
 287 int open_device(char* path) {
 288         int device_fd;
 289
 290         device_fd = open(path, O_RDWR | O_SYNC);
 291         if (device_fd == -1) {
 292                 perror("open()");
 293                 return -1;
 294         }
 295
 296         return device_fd;
 297 }
 298
 299 void wait_for_interrupts(int device_fd)
 300 {
 301         read(device_fd, NULL, 1);
 302 }
 303
 304 int disable_interrupts(int device_fd)
 305 {
 306         uint32_t control_value = 0;
 307         int status;
 308
 309         status = write(device_fd, &control_value, sizeof(uint32_t));
 310         if (status == -1) {
 311                 perror("write()");
 312                 return -1;
 313         }
 314
 315         return status;
 316 }
 317
 318 int enable_interrupts(int device_fd)
 319 {
 320         uint32_t control_value = 1;
 321         int status;
 322
 323         status = write(device_fd, &control_value, sizeof(uint32_t));
 324         if (status == -1) {
 325                 perror("write()");
 326                 return -1;
 327         }
 328
 329         return status;
 330 }
 331
 332 void list_available_mem_regions(char* device)
 333 {
 334         int status;
 335         char path[] = "/sys/class/uio/";
 336         char subdir[] = "/maps/";
 337         char directory[BUFF_MID];
 338         memset(directory, '\0', BUFF_MID);
 339
 340         DIR *dip;
 341         struct dirent *dit;
 342
 343         strncat(directory, path, strlen(path));
 344         strncat(directory, device, min(strlen(device), 8));
 345         strncat(directory, subdir, strlen(subdir));
 346
 347         dip = opendir(directory);
 348         if (dip == NULL) {
 349                 perror("opendir");
 350                 return;
 351         }
 352
 353         while ((dit = readdir(dip)) != NULL) {
 354                 if (strcmp(dit->d_name, ".") && strcmp(dit->d_name, "..")) {
 355                         printf(" %s\n", dit->d_name);
 356                 }
 357         }
 358
 359         status = closedir(dip);
 360         if (status == -1) {
 361                 perror("closedir()");
 362                 return;
 363         }
 364
 365 }
 366
 367
 368 void list_available_io_ports(char *device)
 369 {
 370         int status;
 371         char path[] = "/sys/class/uio/";
 372         char subdir[] = "/portio/";
 373         char directory[BUFF_MID];
 374         memset(directory, '\0', BUFF_MID);
 375
 376         DIR *dip;
 377         struct dirent *dit;
 378
 379         strncat(directory, path, strlen(path));
 380         strncat(directory, device, min(strlen(device), 8));
 381         strncat(directory, subdir, strlen(subdir));
 382
 383         status = access(directory, F_OK);
 384         if (status == -1) {
 385                 printf(" There are no IO port available\n");
 386                 return;
 387         }
 388
 389         dip = opendir(directory);
 390         if (dip == NULL) {
 391                 perror("opendir");
 392                 return;
 393         }
 394
 395         while ((dit = readdir(dip)) != NULL) {
 396                 if (strcmp(dit->d_name, ".") && strcmp(dit->d_name, "..")) {
 397                         printf(" %s\n", dit->d_name);
 398                 }
 399         }
 400
 401         status = closedir(dip);
 402         if (status == -1) {
 403                 perror("closedir()");
 404                 return;
 405         }
 406
 407 }
 408
 409
 410 void run_simple_tests(char* dev_name)
 411 {
 412         int status;
 413         int device_fd;
 414         char buff[BUFF_SMALL];
 415         memset(buff, '\0', BUFF_SMALL);
 416
 417         strncat(buff, "/dev/", 5);
 418         strncat(buff, dev_name, min(strlen(dev_name), 8));
 419
 420         printf("Opening %s\n", buff);
 421
 422         device_fd = open_device(buff);
 423         if (device_fd != -1) {
 424                 printf("Tring to enable interrupts\n");
 425                 status = enable_interrupts(device_fd);
 426                 if (status != -1) {
 427                         printf(" Probably OK\n");
 428                 }
 429
 430                 printf("Tring to disable interrupts\n");
 431                 status = disable_interrupts(device_fd);
 432                 if (status != -1) {
 433                         printf(" Probably OK\n");
 434                 }
 435         }
 436
 437
 438         printf("Checking for available memory regions exported by the UIO driver\n");
 439         list_available_mem_regions(dev_name);
 440
 441         printf("Checking for available IO ports exported by the UIO driver\n");
 442         list_available_io_ports(dev_name);
 443 }
 444
 445 int mmap_regions(mf624_state_t* mfst)
 446 {
 447         if (bar_mapping_fill(&mfst->bar0, mfst->uio_dev, 0) < 0) {
 448                 fprintf(stderr, "%s bar0 mapping fill failed\n", mfst->uio_dev);
 449                 return -1;
 450         }
 451
 452         if (bar_mapping_fill(&mfst->bar2, mfst->uio_dev, 1) < 0) {
 453                 fprintf(stderr, "%s bar2 mapping fill failed\n", mfst->uio_dev);
 454                 return -1;
 455         }
 456
 457         if (bar_mapping_fill(&mfst->bar4, mfst->uio_dev, 2) < 0) {
 458                 fprintf(stderr, "%s bar4 mapping fill failed\n", mfst->uio_dev);
 459                 return -1;
 460         }
 461
 462         if (bar_mapping_setup(&mfst->bar0, mfst->device_fd) < 0) {
 463                 fprintf(stderr, "%s bar0 mapping setup failed\n", mfst->uio_dev);
 464                 return -1;
 465         }
 466
 467         if (bar_mapping_setup(&mfst->bar2, mfst->device_fd) < 0) {
 468                 fprintf(stderr, "%s bar2 mapping setup failed\n", mfst->uio_dev);
 469                 return -1;
 470         }
 471
 472         if (bar_mapping_setup(&mfst->bar4, mfst->device_fd) < 0) {
 473                 fprintf(stderr, "%s bar4 mapping setup failed\n", mfst->uio_dev);
 474                 return -1;
 475         }
 476
 477 #if 1
 478         printf("bar0.phys_addr = %"PRIxPTR"\n", mfst->bar0.phys_addr);
 479         printf("bar2.phys_addr = %"PRIxPTR"\n", mfst->bar2.phys_addr);
 480         printf("bar4.phys_addr = %"PRIxPTR"\n", mfst->bar4.phys_addr);
 481
 482         printf("bar0.virt_addr = %"PRIxPTR"\n", mfst->bar0.virt_addr);
 483         printf("bar2.virt_addr = %"PRIxPTR"\n", mfst->bar2.virt_addr);
 484         printf("bar4.virt_addr = %"PRIxPTR"\n", mfst->bar4.virt_addr);
 485 #endif
 486
 487         return 0;
 488 }
 489
 490
 491 int main(int argc, char* argv[])
 492 {
 493         mf624_state_t* mfst = &mf624_state;
 494         char buff[BUFF_SMALL];
 495         memset(buff, '\0', BUFF_SMALL);
 496
 497         if (argc < 2) {
 498                 printf("Usage: %s UIO_DEVICE\n   UIO_DEVICE\tname of uio device in /dev\n", argv[0]);
 499                 return 1;
 500         }
 501
 502         mfst->uio_dev = argv[1];
 503
 504         strncat(buff, "/dev/", 5);
 505         strncat(buff, mfst->uio_dev, sizeof(buff) - 6);
 506
 507         mfst->device_fd = open_device(buff);
 508         if (mfst->device_fd < 0) {
 509                 fprintf(stderr, "%s open failed (%s)!\n", mfst->uio_dev, strerror(errno));
 510                 return 2;
 511         }
 512         if (mmap_regions(mfst) < 0) {
 513                 fprintf(stderr, "%s mmap_regions failed (%s)!\n", mfst->uio_dev, strerror(errno));
 514                 return 2;
 515         }
 516
 517         DAC_enable(mfst);
 518
 519         while (1){
 520                 printf("Reading DIO: ");
 521                 print_8bin(DIO_read(mfst));
 522                 sleep(1);
 523
 524                 printf("Setting DA1 to 10 V\n");
 525                 DAC_write(mfst, DA1, 0x3FFF);
 526                 sleep(1);
 527
 528                 printf("Reading ADC0: ");
 529                 printf("%f V\n", ADC_read(mfst, AD0));
 530                 sleep(1);
 531
 532                 printf("Reading ADC1: ");
 533                 printf("%f V\n", ADC_read(mfst, AD1));
 534                 sleep(1);
 535
 536                 printf("Setting DIO to 0xff\n");
 537                 DIO_write(mfst, 0xff);
 538                 sleep(1);
 539
 540                 printf("Setting DIO to 0x00\n");
 541                 DIO_write(mfst, 0x00);
 542                 sleep(1);
 543
 544                 printf("Setting DA1 to 5 V\n");
 545                 DAC_write(mfst, DA1, 0x3000);
 546                 sleep(1);
 547
 548                 printf("Reading ADC0: ");
 549                 printf("%f V\n", ADC_read(mfst, AD0));
 550                 sleep(1);
 551
 552                 printf("Reading ADC1: ");
 553                 printf("%f V\n", ADC_read(mfst, AD1));
 554                 sleep(1);
 555                 printf("----------------------\n\n");
 556         }
 557
 558
 559         return 0;
 560 }