powerpc/5200: improve uart baud rate calculation (reach high baud rates, better accuracy)
authorAlbrecht Dreß <albrecht.dress@arcor.de>
Mon, 26 Apr 2010 11:18:12 +0000 (11:18 +0000)
committerGrant Likely <grant.likely@secretlab.ca>
Sun, 25 Jul 2010 00:27:57 +0000 (18:27 -0600)
On the MPC5200B, make very high baud rates (e.g. 3 MBaud) accessible and
achieve a higher precision for high baud rates in general.  This is done by
selecting the appropriate prescaler (/4 or /32).  As to keep the code clean,
the getuartclk method has been dropped, and all calculations are done in a
new set_baudrate method.

Notes: only "fsl,mpc5200b-psc-uart" compatible devices benefit from these
improvements.

Tested on a custom 5200B based board, from 110 baud up to 3 MBaud, and with
both "fsl,mpc5200b-psc-uart" and "fsl,mpc5200-psc-uart" devices.
Also tested on the mpc5121ads board.

Signed-off-by: Albrecht Dreß <albrecht.dress@arcor.de>
[agust: fixed mpc5121 prescaler comment]
Signed-off-by: Anatolij Gustschin <agust@denx.de>
Signed-off-by: Grant Likely <grant.likely@secretlab.ca>
drivers/serial/mpc52xx_uart.c

index 84a35f6990169f44c3a387e1cb19ae4e5b7f017c..1a88b363005c1ceb81cd589b9f0ee8bd4eeb41f5 100644 (file)
@@ -113,7 +113,9 @@ struct psc_ops {
        unsigned char   (*read_char)(struct uart_port *port);
        void            (*cw_disable_ints)(struct uart_port *port);
        void            (*cw_restore_ints)(struct uart_port *port);
-       unsigned long   (*getuartclk)(void *p);
+       unsigned int    (*set_baudrate)(struct uart_port *port,
+                                       struct ktermios *new,
+                                       struct ktermios *old);
        int             (*clock)(struct uart_port *port, int enable);
        int             (*fifoc_init)(void);
        void            (*fifoc_uninit)(void);
@@ -121,6 +123,16 @@ struct psc_ops {
        irqreturn_t     (*handle_irq)(struct uart_port *port);
 };
 
+/* setting the prescaler and divisor reg is common for all chips */
+static inline void mpc52xx_set_divisor(struct mpc52xx_psc __iomem *psc,
+                                      u16 prescaler, unsigned int divisor)
+{
+       /* select prescaler */
+       out_be16(&psc->mpc52xx_psc_clock_select, prescaler);
+       out_8(&psc->ctur, divisor >> 8);
+       out_8(&psc->ctlr, divisor & 0xff);
+}
+
 #ifdef CONFIG_PPC_MPC52xx
 #define FIFO_52xx(port) ((struct mpc52xx_psc_fifo __iomem *)(PSC(port)+1))
 static void mpc52xx_psc_fifo_init(struct uart_port *port)
@@ -128,9 +140,6 @@ static void mpc52xx_psc_fifo_init(struct uart_port *port)
        struct mpc52xx_psc __iomem *psc = PSC(port);
        struct mpc52xx_psc_fifo __iomem *fifo = FIFO_52xx(port);
 
-       /* /32 prescaler */
-       out_be16(&psc->mpc52xx_psc_clock_select, 0xdd00);
-
        out_8(&fifo->rfcntl, 0x00);
        out_be16(&fifo->rfalarm, 0x1ff);
        out_8(&fifo->tfcntl, 0x07);
@@ -219,15 +228,47 @@ static void mpc52xx_psc_cw_restore_ints(struct uart_port *port)
        out_be16(&PSC(port)->mpc52xx_psc_imr, port->read_status_mask);
 }
 
-/* Search for bus-frequency property in this node or a parent */
-static unsigned long mpc52xx_getuartclk(void *p)
+static unsigned int mpc5200_psc_set_baudrate(struct uart_port *port,
+                                            struct ktermios *new,
+                                            struct ktermios *old)
 {
-       /*
-        * 5200 UARTs have a / 32 prescaler
-        * but the generic serial code assumes 16
-        * so return ipb freq / 2
-        */
-       return mpc5xxx_get_bus_frequency(p) / 2;
+       unsigned int baud;
+       unsigned int divisor;
+
+       /* The 5200 has a fixed /32 prescaler, uartclk contains the ipb freq */
+       baud = uart_get_baud_rate(port, new, old,
+                                 port->uartclk / (32 * 0xffff) + 1,
+                                 port->uartclk / 32);
+       divisor = (port->uartclk + 16 * baud) / (32 * baud);
+
+       /* enable the /32 prescaler and set the divisor */
+       mpc52xx_set_divisor(PSC(port), 0xdd00, divisor);
+       return baud;
+}
+
+static unsigned int mpc5200b_psc_set_baudrate(struct uart_port *port,
+                                             struct ktermios *new,
+                                             struct ktermios *old)
+{
+       unsigned int baud;
+       unsigned int divisor;
+       u16 prescaler;
+
+       /* The 5200B has a selectable /4 or /32 prescaler, uartclk contains the
+        * ipb freq */
+       baud = uart_get_baud_rate(port, new, old,
+                                 port->uartclk / (32 * 0xffff) + 1,
+                                 port->uartclk / 4);
+       divisor = (port->uartclk + 2 * baud) / (4 * baud);
+
+       /* select the proper prescaler and set the divisor */
+       if (divisor > 0xffff) {
+               divisor = (divisor + 4) / 8;
+               prescaler = 0xdd00; /* /32 */
+       } else
+               prescaler = 0xff00; /* /4 */
+       mpc52xx_set_divisor(PSC(port), prescaler, divisor);
+       return baud;
 }
 
 static void mpc52xx_psc_get_irq(struct uart_port *port, struct device_node *np)
@@ -258,7 +299,28 @@ static struct psc_ops mpc52xx_psc_ops = {
        .read_char = mpc52xx_psc_read_char,
        .cw_disable_ints = mpc52xx_psc_cw_disable_ints,
        .cw_restore_ints = mpc52xx_psc_cw_restore_ints,
-       .getuartclk = mpc52xx_getuartclk,
+       .set_baudrate = mpc5200_psc_set_baudrate,
+       .get_irq = mpc52xx_psc_get_irq,
+       .handle_irq = mpc52xx_psc_handle_irq,
+};
+
+static struct psc_ops mpc5200b_psc_ops = {
+       .fifo_init = mpc52xx_psc_fifo_init,
+       .raw_rx_rdy = mpc52xx_psc_raw_rx_rdy,
+       .raw_tx_rdy = mpc52xx_psc_raw_tx_rdy,
+       .rx_rdy = mpc52xx_psc_rx_rdy,
+       .tx_rdy = mpc52xx_psc_tx_rdy,
+       .tx_empty = mpc52xx_psc_tx_empty,
+       .stop_rx = mpc52xx_psc_stop_rx,
+       .start_tx = mpc52xx_psc_start_tx,
+       .stop_tx = mpc52xx_psc_stop_tx,
+       .rx_clr_irq = mpc52xx_psc_rx_clr_irq,
+       .tx_clr_irq = mpc52xx_psc_tx_clr_irq,
+       .write_char = mpc52xx_psc_write_char,
+       .read_char = mpc52xx_psc_read_char,
+       .cw_disable_ints = mpc52xx_psc_cw_disable_ints,
+       .cw_restore_ints = mpc52xx_psc_cw_restore_ints,
+       .set_baudrate = mpc5200b_psc_set_baudrate,
        .get_irq = mpc52xx_psc_get_irq,
        .handle_irq = mpc52xx_psc_handle_irq,
 };
@@ -392,9 +454,35 @@ static void mpc512x_psc_cw_restore_ints(struct uart_port *port)
        out_be32(&FIFO_512x(port)->rximr, port->read_status_mask & 0x7f);
 }
 
-static unsigned long mpc512x_getuartclk(void *p)
+static unsigned int mpc512x_psc_set_baudrate(struct uart_port *port,
+                                            struct ktermios *new,
+                                            struct ktermios *old)
 {
-       return mpc5xxx_get_bus_frequency(p);
+       unsigned int baud;
+       unsigned int divisor;
+
+       /*
+        * The "MPC5121e Microcontroller Reference Manual, Rev. 3" says on
+        * pg. 30-10 that the chip supports a /32 and a /10 prescaler.
+        * Furthermore, it states that "After reset, the prescaler by 10
+        * for the UART mode is selected", but the reset register value is
+        * 0x0000 which means a /32 prescaler. This is wrong.
+        *
+        * In reality using /32 prescaler doesn't work, as it is not supported!
+        * Use /16 or /10 prescaler, see "MPC5121e Hardware Design Guide",
+        * Chapter 4.1 PSC in UART Mode.
+        * Calculate with a /16 prescaler here.
+        */
+
+       /* uartclk contains the ips freq */
+       baud = uart_get_baud_rate(port, new, old,
+                                 port->uartclk / (16 * 0xffff) + 1,
+                                 port->uartclk / 16);
+       divisor = (port->uartclk + 8 * baud) / (16 * baud);
+
+       /* enable the /16 prescaler and set the divisor */
+       mpc52xx_set_divisor(PSC(port), 0xdd00, divisor);
+       return baud;
 }
 
 /* Init PSC FIFO Controller */
@@ -498,7 +586,7 @@ static struct psc_ops mpc512x_psc_ops = {
        .read_char = mpc512x_psc_read_char,
        .cw_disable_ints = mpc512x_psc_cw_disable_ints,
        .cw_restore_ints = mpc512x_psc_cw_restore_ints,
-       .getuartclk = mpc512x_getuartclk,
+       .set_baudrate = mpc512x_psc_set_baudrate,
        .clock = mpc512x_psc_clock,
        .fifoc_init = mpc512x_psc_fifoc_init,
        .fifoc_uninit = mpc512x_psc_fifoc_uninit,
@@ -666,8 +754,8 @@ mpc52xx_uart_set_termios(struct uart_port *port, struct ktermios *new,
        struct mpc52xx_psc __iomem *psc = PSC(port);
        unsigned long flags;
        unsigned char mr1, mr2;
-       unsigned short ctr;
-       unsigned int j, baud, quot;
+       unsigned int j;
+       unsigned int baud;
 
        /* Prepare what we're gonna write */
        mr1 = 0;
@@ -704,16 +792,9 @@ mpc52xx_uart_set_termios(struct uart_port *port, struct ktermios *new,
                mr2 |= MPC52xx_PSC_MODE_TXCTS;
        }
 
-       baud = uart_get_baud_rate(port, new, old, 0, port->uartclk/16);
-       quot = uart_get_divisor(port, baud);
-       ctr = quot & 0xffff;
-
        /* Get the lock */
        spin_lock_irqsave(&port->lock, flags);
 
-       /* Update the per-port timeout */
-       uart_update_timeout(port, new->c_cflag, baud);
-
        /* Do our best to flush TX & RX, so we don't lose anything */
        /* But we don't wait indefinitely ! */
        j = 5000000;    /* Maximum wait */
@@ -737,8 +818,10 @@ mpc52xx_uart_set_termios(struct uart_port *port, struct ktermios *new,
        out_8(&psc->command, MPC52xx_PSC_SEL_MODE_REG_1);
        out_8(&psc->mode, mr1);
        out_8(&psc->mode, mr2);
-       out_8(&psc->ctur, ctr >> 8);
-       out_8(&psc->ctlr, ctr & 0xff);
+       baud = psc_ops->set_baudrate(port, new, old);
+
+       /* Update the per-port timeout */
+       uart_update_timeout(port, new->c_cflag, baud);
 
        if (UART_ENABLE_MS(port, new->c_cflag))
                mpc52xx_uart_enable_ms(port);
@@ -1118,7 +1201,7 @@ mpc52xx_console_setup(struct console *co, char *options)
                return ret;
        }
 
-       uartclk = psc_ops->getuartclk(np);
+       uartclk = mpc5xxx_get_bus_frequency(np);
        if (uartclk == 0) {
                pr_debug("Could not find uart clock frequency!\n");
                return -EINVAL;
@@ -1201,6 +1284,7 @@ static struct uart_driver mpc52xx_uart_driver = {
 
 static struct of_device_id mpc52xx_uart_of_match[] = {
 #ifdef CONFIG_PPC_MPC52xx
+       { .compatible = "fsl,mpc5200b-psc-uart", .data = &mpc5200b_psc_ops, },
        { .compatible = "fsl,mpc5200-psc-uart", .data = &mpc52xx_psc_ops, },
        /* binding used by old lite5200 device trees: */
        { .compatible = "mpc5200-psc-uart", .data = &mpc52xx_psc_ops, },
@@ -1233,7 +1317,10 @@ mpc52xx_uart_of_probe(struct of_device *op, const struct of_device_id *match)
        pr_debug("Found %s assigned to ttyPSC%x\n",
                 mpc52xx_uart_nodes[idx]->full_name, idx);
 
-       uartclk = psc_ops->getuartclk(op->dev.of_node);
+       /* set the uart clock to the input clock of the psc, the different
+        * prescalers are taken into account in the set_baudrate() methods
+        * of the respective chip */
+       uartclk = mpc5xxx_get_bus_frequency(op->dev.of_node);
        if (uartclk == 0) {
                dev_dbg(&op->dev, "Could not find uart clock frequency!\n");
                return -EINVAL;