sound/drivers/mpu401/mpu401_uart.c

   1 /*
   2  *  Copyright (c) by Jaroslav Kysela <perex@suse.cz>
   3  *  Routines for control of MPU-401 in UART mode
   4  *
   5  *  MPU-401 supports UART mode which is not capable generate transmit
   6  *  interrupts thus output is done via polling. Also, if irq < 0, then
   7  *  input is done also via polling. Do not expect good performance.
   8  *
   9  *
  10  *   This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  11  *   it under the terms of the GNU General Public License as published by
  12  *   the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  13  *   (at your option) any later version.
  14  *
  15  *   This program is distributed in the hope that it will be useful,
  16  *   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17  *   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  18  *   GNU General Public License for more details.
  19  *
  20  *   You should have received a copy of the GNU General Public License
  21  *   along with this program; if not, write to the Free Software
  22  *   Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307 USA
  23  *
  24  *   13-03-2003:
  25  *      Added support for different kind of hardware I/O. Build in choices
  26  *      are port and mmio. For other kind of I/O, set mpu->read and
  27  *      mpu->write to your own I/O functions.
  28  *
  29  */
  30
  31 #include <sound/driver.h>
  32 #include <asm/io.h>
  33 #include <linux/delay.h>
  34 #include <linux/init.h>
  35 #include <linux/slab.h>
  36 #include <linux/ioport.h>
  37 #include <linux/interrupt.h>
  38 #include <linux/errno.h>
  39 #include <sound/core.h>
  40 #include <sound/mpu401.h>
  41
  42 MODULE_AUTHOR("Jaroslav Kysela <perex@suse.cz>");
  43 MODULE_DESCRIPTION("Routines for control of MPU-401 in UART mode");
  44 MODULE_LICENSE("GPL");
  45
  46 static void snd_mpu401_uart_input_read(struct snd_mpu401 * mpu);
  47 static void snd_mpu401_uart_output_write(struct snd_mpu401 * mpu);
  48
  49 /*
  50
  51  */
  52
  53 #define snd_mpu401_input_avail(mpu)     (!(mpu->read(mpu, MPU401C(mpu)) & 0x80))
  54 #define snd_mpu401_output_ready(mpu)    (!(mpu->read(mpu, MPU401C(mpu)) & 0x40))
  55
  56 #define MPU401_RESET            0xff
  57 #define MPU401_ENTER_UART       0x3f
  58 #define MPU401_ACK              0xfe
  59
  60 /* Build in lowlevel io */
  61 static void mpu401_write_port(struct snd_mpu401 *mpu, unsigned char data, unsigned long addr)
  62 {
  63         outb(data, addr);
  64 }
  65
  66 static unsigned char mpu401_read_port(struct snd_mpu401 *mpu, unsigned long addr)
  67 {
  68         return inb(addr);
  69 }
  70
  71 static void mpu401_write_mmio(struct snd_mpu401 *mpu, unsigned char data, unsigned long addr)
  72 {
  73         writeb(data, (void __iomem *)addr);
  74 }
  75
  76 static unsigned char mpu401_read_mmio(struct snd_mpu401 *mpu, unsigned long addr)
  77 {
  78         return readb((void __iomem *)addr);
  79 }
  80 /*  */
  81
  82 static void snd_mpu401_uart_clear_rx(struct snd_mpu401 *mpu)
  83 {
  84         int timeout = 100000;
  85         for (; timeout > 0 && snd_mpu401_input_avail(mpu); timeout--)
  86                 mpu->read(mpu, MPU401D(mpu));
  87 #ifdef CONFIG_SND_DEBUG
  88         if (timeout <= 0)
  89                 snd_printk("cmd: clear rx timeout (status = 0x%x)\n", mpu->read(mpu, MPU401C(mpu)));
  90 #endif
  91 }
  92
  93 static void _snd_mpu401_uart_interrupt(struct snd_mpu401 *mpu)
  94 {
  95         spin_lock(&mpu->input_lock);
  96         if (test_bit(MPU401_MODE_BIT_INPUT, &mpu->mode)) {
  97                 snd_mpu401_uart_input_read(mpu);
  98         } else {
  99                 snd_mpu401_uart_clear_rx(mpu);
 100         }
 101         spin_unlock(&mpu->input_lock);
 102         /* ok. for better Tx performance try do some output when input is done */
 103         if (test_bit(MPU401_MODE_BIT_OUTPUT, &mpu->mode) &&
 104             test_bit(MPU401_MODE_BIT_OUTPUT_TRIGGER, &mpu->mode)) {
 105                 spin_lock(&mpu->output_lock);
 106                 snd_mpu401_uart_output_write(mpu);
 107                 spin_unlock(&mpu->output_lock);
 108         }
 109 }
 110
 111 /**
 112  * snd_mpu401_uart_interrupt - generic MPU401-UART interrupt handler
 113  * @irq: the irq number
 114  * @dev_id: mpu401 instance
 115  * @regs: the reigster
 116  *
 117  * Processes the interrupt for MPU401-UART i/o.
 118  */
 119 irqreturn_t snd_mpu401_uart_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs *regs)
 120 {
 121         struct snd_mpu401 *mpu = dev_id;
 122
 123         if (mpu == NULL)
 124                 return IRQ_NONE;
 125         _snd_mpu401_uart_interrupt(mpu);
 126         return IRQ_HANDLED;
 127 }
 128
 129 /*
 130  * timer callback
 131  * reprogram the timer and call the interrupt job
 132  */
 133 static void snd_mpu401_uart_timer(unsigned long data)
 134 {
 135         struct snd_mpu401 *mpu = (struct snd_mpu401 *)data;
 136
 137         spin_lock(&mpu->timer_lock);
 138         /*mpu->mode |= MPU401_MODE_TIMER;*/
 139         mpu->timer.expires = 1 + jiffies;
 140         add_timer(&mpu->timer);
 141         spin_unlock(&mpu->timer_lock);
 142         if (mpu->rmidi)
 143                 _snd_mpu401_uart_interrupt(mpu);
 144 }
 145
 146 /*
 147  * initialize the timer callback if not programmed yet
 148  */
 149 static void snd_mpu401_uart_add_timer (struct snd_mpu401 *mpu, int input)
 150 {
 151         unsigned long flags;
 152
 153         spin_lock_irqsave (&mpu->timer_lock, flags);
 154         if (mpu->timer_invoked == 0) {
 155                 init_timer(&mpu->timer);
 156                 mpu->timer.data = (unsigned long)mpu;
 157                 mpu->timer.function = snd_mpu401_uart_timer;
 158                 mpu->timer.expires = 1 + jiffies;
 159                 add_timer(&mpu->timer);
 160         }
 161         mpu->timer_invoked |= input ? MPU401_MODE_INPUT_TIMER : MPU401_MODE_OUTPUT_TIMER;
 162         spin_unlock_irqrestore (&mpu->timer_lock, flags);
 163 }
 164
 165 /*
 166  * remove the timer callback if still active
 167  */
 168 static void snd_mpu401_uart_remove_timer (struct snd_mpu401 *mpu, int input)
 169 {
 170         unsigned long flags;
 171
 172         spin_lock_irqsave (&mpu->timer_lock, flags);
 173         if (mpu->timer_invoked) {
 174                 mpu->timer_invoked &= input ? ~MPU401_MODE_INPUT_TIMER : ~MPU401_MODE_OUTPUT_TIMER;
 175                 if (! mpu->timer_invoked)
 176                         del_timer(&mpu->timer);
 177         }
 178         spin_unlock_irqrestore (&mpu->timer_lock, flags);
 179 }
 180
 181 /*
 182
 183  */
 184
 185 static void snd_mpu401_uart_cmd(struct snd_mpu401 * mpu, unsigned char cmd, int ack)
 186 {
 187         unsigned long flags;
 188         int timeout, ok;
 189
 190         spin_lock_irqsave(&mpu->input_lock, flags);
 191         if (mpu->hardware != MPU401_HW_TRID4DWAVE) {
 192                 mpu->write(mpu, 0x00, MPU401D(mpu));
 193                 /*snd_mpu401_uart_clear_rx(mpu);*/
 194         }
 195         /* ok. standard MPU-401 initialization */
 196         if (mpu->hardware != MPU401_HW_SB) {
 197                 for (timeout = 1000; timeout > 0 && !snd_mpu401_output_ready(mpu); timeout--)
 198                         udelay(10);
 199 #ifdef CONFIG_SND_DEBUG
 200                 if (!timeout)
 201                         snd_printk("cmd: tx timeout (status = 0x%x)\n", mpu->read(mpu, MPU401C(mpu)));
 202 #endif
 203         }
 204         mpu->write(mpu, cmd, MPU401C(mpu));
 205         if (ack) {
 206                 ok = 0;
 207                 timeout = 10000;
 208                 while (!ok && timeout-- > 0) {
 209                         if (snd_mpu401_input_avail(mpu)) {
 210                                 if (mpu->read(mpu, MPU401D(mpu)) == MPU401_ACK)
 211                                         ok = 1;
 212                         }
 213                 }
 214                 if (!ok && mpu->read(mpu, MPU401D(mpu)) == MPU401_ACK)
 215                         ok = 1;
 216         } else {
 217                 ok = 1;
 218         }
 219         spin_unlock_irqrestore(&mpu->input_lock, flags);
 220         if (! ok)
 221                 snd_printk("cmd: 0x%x failed at 0x%lx (status = 0x%x, data = 0x%x)\n", cmd, mpu->port, mpu->read(mpu, MPU401C(mpu)), mpu->read(mpu, MPU401D(mpu)));
 222         // snd_printk("cmd: 0x%x at 0x%lx (status = 0x%x, data = 0x%x)\n", cmd, mpu->port, mpu->read(mpu, MPU401C(mpu)), mpu->read(mpu, MPU401D(mpu)));
 223 }
 224
 225 /*
 226  * input/output open/close - protected by open_mutex in rawmidi.c
 227  */
 228 static int snd_mpu401_uart_input_open(struct snd_rawmidi_substream *substream)
 229 {
 230         struct snd_mpu401 *mpu;
 231         int err;
 232
 233         mpu = substream->rmidi->private_data;
 234         if (mpu->open_input && (err = mpu->open_input(mpu)) < 0)
 235                 return err;
 236         if (! test_bit(MPU401_MODE_BIT_OUTPUT, &mpu->mode)) {
 237                 snd_mpu401_uart_cmd(mpu, MPU401_RESET, 1);
 238                 snd_mpu401_uart_cmd(mpu, MPU401_ENTER_UART, 1);
 239         }
 240         mpu->substream_input = substream;
 241         set_bit(MPU401_MODE_BIT_INPUT, &mpu->mode);
 242         return 0;
 243 }
 244
 245 static int snd_mpu401_uart_output_open(struct snd_rawmidi_substream *substream)
 246 {
 247         struct snd_mpu401 *mpu;
 248         int err;
 249
 250         mpu = substream->rmidi->private_data;
 251         if (mpu->open_output && (err = mpu->open_output(mpu)) < 0)
 252                 return err;
 253         if (! test_bit(MPU401_MODE_BIT_INPUT, &mpu->mode)) {
 254                 snd_mpu401_uart_cmd(mpu, MPU401_RESET, 1);
 255                 snd_mpu401_uart_cmd(mpu, MPU401_ENTER_UART, 1);
 256         }
 257         mpu->substream_output = substream;
 258         set_bit(MPU401_MODE_BIT_OUTPUT, &mpu->mode);
 259         return 0;
 260 }
 261
 262 static int snd_mpu401_uart_input_close(struct snd_rawmidi_substream *substream)
 263 {
 264         struct snd_mpu401 *mpu;
 265
 266         mpu = substream->rmidi->private_data;
 267         clear_bit(MPU401_MODE_BIT_INPUT, &mpu->mode);
 268         mpu->substream_input = NULL;
 269         if (! test_bit(MPU401_MODE_BIT_OUTPUT, &mpu->mode))
 270                 snd_mpu401_uart_cmd(mpu, MPU401_RESET, 0);
 271         if (mpu->close_input)
 272                 mpu->close_input(mpu);
 273         return 0;
 274 }
 275
 276 static int snd_mpu401_uart_output_close(struct snd_rawmidi_substream *substream)
 277 {
 278         struct snd_mpu401 *mpu;
 279
 280         mpu = substream->rmidi->private_data;
 281         clear_bit(MPU401_MODE_BIT_OUTPUT, &mpu->mode);
 282         mpu->substream_output = NULL;
 283         if (! test_bit(MPU401_MODE_BIT_INPUT, &mpu->mode))
 284                 snd_mpu401_uart_cmd(mpu, MPU401_RESET, 0);
 285         if (mpu->close_output)
 286                 mpu->close_output(mpu);
 287         return 0;
 288 }
 289
 290 /*
 291  * trigger input callback
 292  */
 293 static void snd_mpu401_uart_input_trigger(struct snd_rawmidi_substream *substream, int up)
 294 {
 295         unsigned long flags;
 296         struct snd_mpu401 *mpu;
 297         int max = 64;
 298
 299         mpu = substream->rmidi->private_data;
 300         if (up) {
 301                 if (! test_and_set_bit(MPU401_MODE_BIT_INPUT_TRIGGER, &mpu->mode)) {
 302                         /* first time - flush FIFO */
 303                         while (max-- > 0)
 304                                 mpu->read(mpu, MPU401D(mpu));
 305                         if (mpu->irq < 0)
 306                                 snd_mpu401_uart_add_timer(mpu, 1);
 307                 }
 308
 309                 /* read data in advance */
 310                 spin_lock_irqsave(&mpu->input_lock, flags);
 311                 snd_mpu401_uart_input_read(mpu);
 312                 spin_unlock_irqrestore(&mpu->input_lock, flags);
 313         } else {
 314                 if (mpu->irq < 0)
 315                         snd_mpu401_uart_remove_timer(mpu, 1);
 316                 clear_bit(MPU401_MODE_BIT_INPUT_TRIGGER, &mpu->mode);
 317         }
 318 }
 319
 320 /*
 321  * transfer input pending data
 322  * call with input_lock spinlock held
 323  */
 324 static void snd_mpu401_uart_input_read(struct snd_mpu401 * mpu)
 325 {
 326         int max = 128;
 327         unsigned char byte;
 328
 329         while (max-- > 0) {
 330                 if (snd_mpu401_input_avail(mpu)) {
 331                         byte = mpu->read(mpu, MPU401D(mpu));
 332                         if (test_bit(MPU401_MODE_BIT_INPUT_TRIGGER, &mpu->mode))
 333                                 snd_rawmidi_receive(mpu->substream_input, &byte, 1);
 334                 } else {
 335                         break; /* input not available */
 336                 }
 337         }
 338 }
 339
 340 /*
 341  *  Tx FIFO sizes:
 342  *    CS4237B                   - 16 bytes
 343  *    AudioDrive ES1688         - 12 bytes
 344  *    S3 SonicVibes             -  8 bytes
 345  *    SoundBlaster AWE 64       -  2 bytes (ugly hardware)
 346  */
 347
 348 /*
 349  * write output pending bytes
 350  * call with output_lock spinlock held
 351  */
 352 static void snd_mpu401_uart_output_write(struct snd_mpu401 * mpu)
 353 {
 354         unsigned char byte;
 355         int max = 256, timeout;
 356
 357         do {
 358                 if (snd_rawmidi_transmit_peek(mpu->substream_output, &byte, 1) == 1) {
 359                         for (timeout = 100; timeout > 0; timeout--) {
 360                                 if (snd_mpu401_output_ready(mpu)) {
 361                                         mpu->write(mpu, byte, MPU401D(mpu));
 362                                         snd_rawmidi_transmit_ack(mpu->substream_output, 1);
 363                                         break;
 364                                 }
 365                         }
 366                         if (timeout == 0)
 367                                 break;  /* Tx FIFO full - try again later */
 368                 } else {
 369                         snd_mpu401_uart_remove_timer (mpu, 0);
 370                         break;  /* no other data - leave the tx loop */
 371                 }
 372         } while (--max > 0);
 373 }
 374
 375 /*
 376  * output trigger callback
 377  */
 378 static void snd_mpu401_uart_output_trigger(struct snd_rawmidi_substream *substream, int up)
 379 {
 380         unsigned long flags;
 381         struct snd_mpu401 *mpu;
 382
 383         mpu = substream->rmidi->private_data;
 384         if (up) {
 385                 set_bit(MPU401_MODE_BIT_OUTPUT_TRIGGER, &mpu->mode);
 386
 387                 /* try to add the timer at each output trigger,
 388                  * since the output timer might have been removed in
 389                  * snd_mpu401_uart_output_write().
 390                  */
 391                 snd_mpu401_uart_add_timer(mpu, 0);
 392
 393                 /* output pending data */
 394                 spin_lock_irqsave(&mpu->output_lock, flags);
 395                 snd_mpu401_uart_output_write(mpu);
 396                 spin_unlock_irqrestore(&mpu->output_lock, flags);
 397         } else {
 398                 snd_mpu401_uart_remove_timer(mpu, 0);
 399                 clear_bit(MPU401_MODE_BIT_OUTPUT_TRIGGER, &mpu->mode);
 400         }
 401 }
 402
 403 /*
 404
 405  */
 406
 407 static struct snd_rawmidi_ops snd_mpu401_uart_output =
 408 {
 409         .open =         snd_mpu401_uart_output_open,
 410         .close =        snd_mpu401_uart_output_close,
 411         .trigger =      snd_mpu401_uart_output_trigger,
 412 };
 413
 414 static struct snd_rawmidi_ops snd_mpu401_uart_input =
 415 {
 416         .open =         snd_mpu401_uart_input_open,
 417         .close =        snd_mpu401_uart_input_close,
 418         .trigger =      snd_mpu401_uart_input_trigger,
 419 };
 420
 421 static void snd_mpu401_uart_free(struct snd_rawmidi *rmidi)
 422 {
 423         struct snd_mpu401 *mpu = rmidi->private_data;
 424         if (mpu->irq_flags && mpu->irq >= 0)
 425                 free_irq(mpu->irq, (void *) mpu);
 426         release_and_free_resource(mpu->res);
 427         kfree(mpu);
 428 }
 429
 430 /**
 431  * snd_mpu401_uart_new - create an MPU401-UART instance
 432  * @card: the card instance
 433  * @device: the device index, zero-based
 434  * @hardware: the hardware type, MPU401_HW_XXXX
 435  * @port: the base address of MPU401 port
 436  * @integrated: non-zero if the port was already reserved by the chip
 437  * @irq: the irq number, -1 if no interrupt for mpu
 438  * @irq_flags: the irq request flags (SA_XXX), 0 if irq was already reserved.
 439  * @rrawmidi: the pointer to store the new rawmidi instance
 440  *
 441  * Creates a new MPU-401 instance.
 442  *
 443  * Note that the rawmidi instance is returned on the rrawmidi argument,
 444  * not the mpu401 instance itself.  To access to the mpu401 instance,
 445  * cast from rawmidi->private_data (with struct snd_mpu401 magic-cast).
 446  *
 447  * Returns zero if successful, or a negative error code.
 448  */
 449 int snd_mpu401_uart_new(struct snd_card *card, int device,
 450                         unsigned short hardware,
 451                         unsigned long port, int integrated,
 452                         int irq, int irq_flags,
 453                         struct snd_rawmidi ** rrawmidi)
 454 {
 455         struct snd_mpu401 *mpu;
 456         struct snd_rawmidi *rmidi;
 457         int err;
 458
 459         if (rrawmidi)
 460                 *rrawmidi = NULL;
 461         if ((err = snd_rawmidi_new(card, "MPU-401U", device, 1, 1, &rmidi)) < 0)
 462                 return err;
 463         mpu = kzalloc(sizeof(*mpu), GFP_KERNEL);
 464         if (mpu == NULL) {
 465                 snd_device_free(card, rmidi);
 466                 return -ENOMEM;
 467         }
 468         rmidi->private_data = mpu;
 469         rmidi->private_free = snd_mpu401_uart_free;
 470         spin_lock_init(&mpu->input_lock);
 471         spin_lock_init(&mpu->output_lock);
 472         spin_lock_init(&mpu->timer_lock);
 473         mpu->hardware = hardware;
 474         if (!integrated) {
 475                 int res_size = hardware == MPU401_HW_PC98II ? 4 : 2;
 476                 if ((mpu->res = request_region(port, res_size, "MPU401 UART")) == NULL) {
 477                         snd_printk(KERN_ERR "mpu401_uart: unable to grab port 0x%lx size %d\n", port, res_size);
 478                         snd_device_free(card, rmidi);
 479                         return -EBUSY;
 480                 }
 481         }
 482         switch (hardware) {
 483         case MPU401_HW_AUREAL:
 484                 mpu->write = mpu401_write_mmio;
 485                 mpu->read = mpu401_read_mmio;
 486                 break;
 487         default:
 488                 mpu->write = mpu401_write_port;
 489                 mpu->read = mpu401_read_port;
 490                 break;
 491         }
 492         mpu->port = port;
 493         if (hardware == MPU401_HW_PC98II)
 494                 mpu->cport = port + 2;
 495         else
 496                 mpu->cport = port + 1;
 497         if (irq >= 0 && irq_flags) {
 498                 if (request_irq(irq, snd_mpu401_uart_interrupt, irq_flags, "MPU401 UART", (void *) mpu)) {
 499                         snd_printk(KERN_ERR "mpu401_uart: unable to grab IRQ %d\n", irq);
 500                         snd_device_free(card, rmidi);
 501                         return -EBUSY;
 502                 }
 503         }
 504         mpu->irq = irq;
 505         mpu->irq_flags = irq_flags;
 506         if (card->shortname[0])
 507                 snprintf(rmidi->name, sizeof(rmidi->name), "%s MIDI", card->shortname);
 508         else
 509                 sprintf(rmidi->name, "MPU-401 MIDI %d-%d", card->number, device);
 510         snd_rawmidi_set_ops(rmidi, SNDRV_RAWMIDI_STREAM_OUTPUT, &snd_mpu401_uart_output);
 511         snd_rawmidi_set_ops(rmidi, SNDRV_RAWMIDI_STREAM_INPUT, &snd_mpu401_uart_input);
 512         rmidi->info_flags |= SNDRV_RAWMIDI_INFO_OUTPUT |
 513                              SNDRV_RAWMIDI_INFO_INPUT |
 514                              SNDRV_RAWMIDI_INFO_DUPLEX;
 515         mpu->rmidi = rmidi;
 516         if (rrawmidi)
 517                 *rrawmidi = rmidi;
 518         return 0;
 519 }
 520
 521 EXPORT_SYMBOL(snd_mpu401_uart_interrupt);
 522 EXPORT_SYMBOL(snd_mpu401_uart_new);
 523
 524 /*
 525  *  INIT part
 526  */
 527
 528 static int __init alsa_mpu401_uart_init(void)
 529 {
 530         return 0;
 531 }
 532
 533 static void __exit alsa_mpu401_uart_exit(void)
 534 {
 535 }
 536
 537 module_init(alsa_mpu401_uart_init)
 538 module_exit(alsa_mpu401_uart_exit)