forked from M-Labs/zynq-rs
i2c: implement basic i2c bitbanging
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e8ba73a8c7
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c60230af25
229
libboard_zynq/src/i2c/mod.rs
Normal file
229
libboard_zynq/src/i2c/mod.rs
Normal file
@ -0,0 +1,229 @@
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//! I2C Bit-banging Controller
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mod regs;
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use log::{error, info, warn};
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use crate::{print, println};
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use super::clocks::Clocks;
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use super::slcr;
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use super::time::Microseconds;
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use embedded_hal::timer::CountDown;
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use libregister::{RegisterR, RegisterRW, RegisterW};
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const INVALID_BUS: &'static str = "Invalid I2C bus";
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pub struct I2C {
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regs: regs::RegisterBlock,
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count_down: super::timer::global::CountDown<Microseconds>
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}
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impl I2C {
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#[cfg(feature = "target_zc706")]
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pub fn i2c() -> Self {
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// Route I2C 0 SCL / SDA Signals to MIO Pins 50 / 51
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slcr::RegisterBlock::unlocked(|slcr| {
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// SCL
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slcr.mio_pin_50.write(
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slcr::MioPin50::zeroed()
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.l3_sel(0b000) // GPIO 50
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.io_type(slcr::IoBufferType::Lvcmos25)
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.pullup(true)
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);
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// SDA
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slcr.mio_pin_51.write(
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slcr::MioPin51::zeroed()
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.l3_sel(0b00) // GPIO 51
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||||||
|
.io_type(slcr::IoBufferType::Lvcmos25)
|
||||||
|
.pullup(true)
|
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);
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});
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Self::ctor_common()
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}
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fn ctor_common() -> Self {
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// Setup register block
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let clocks = Clocks::get();
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let mut self_ = Self {
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regs: unsafe { regs::RegisterBlock::new() },
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count_down: unsafe { super::timer::GlobalTimer::get() }.countdown()
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};
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// Setup GPIO output mask
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self_.regs.gpio_output_mask.modify(|_, w| {
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w.scl_m(true).sda_m(true)
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});
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self_.init();
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self_
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}
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/// Delay for I2C operations, simple wrapper for nb.
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fn delay(&mut self, us: u64) {
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self.count_down.start(Microseconds(us));
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nb::block!(self.count_down.wait()).unwrap();
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}
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fn half_period(&mut self) { self.delay(100) }
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fn sda_i(&mut self) -> bool {
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self.regs.gpio_input.read().sda()
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}
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fn scl_i(&mut self) -> bool {
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self.regs.gpio_input.read().scl()
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}
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fn sda_oe(&mut self, oe: bool) {
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self.regs.gpio_output_enable.modify(|_, w| {
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|
w.sda(oe)
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|
})
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|
}
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fn sda_o(&mut self, o: bool) {
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|
self.regs.gpio_output_mask.modify(|_, w| {
|
||||||
|
w.sda_o(o)
|
||||||
|
})
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|
}
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||||||
|
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|
fn scl_oe(&mut self, oe: bool) {
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|
self.regs.gpio_output_enable.modify(|_, w| {
|
||||||
|
w.scl(oe)
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|
})
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|
}
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|
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|
fn scl_o(&mut self, o: bool) {
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self.regs.gpio_output_mask.modify(|_, w| {
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|
w.scl_o(o)
|
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|
})
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|
}
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|
pub fn init(&mut self) -> Result<(), &'static str> {
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self.scl_oe(false);
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self.sda_oe(false);
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self.scl_o(false);
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|
self.sda_o(false);
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// Check the I2C bus is ready
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self.half_period();
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self.half_period();
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if !self.sda_i() {
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// Try toggling SCL a few times
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for _bit in 0..8 {
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self.scl_oe(true);
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|
self.half_period();
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|
self.scl_oe(false);
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|
self.half_period();
|
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|
}
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|
}
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if !self.sda_i() {
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return Err("SDA is stuck low and doesn't get unstuck");
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|
}
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if !self.scl_i() {
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|
return Err("SCL is stuck low and doesn't get unstuck");
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|
}
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// postcondition: SCL and SDA high
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|
Ok(())
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|
}
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pub fn start(&mut self) -> Result<(), &'static str> {
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|
// precondition: SCL and SDA high
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if !self.scl_i() {
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|
return Err("SCL is stuck low and doesn't get unstuck");
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|
}
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|
if !self.sda_i() {
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|
return Err("SDA arbitration lost");
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|
}
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self.sda_oe(true);
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|
self.half_period();
|
||||||
|
self.scl_oe(true);
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|
// postcondition: SCL and SDA low
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||||||
|
Ok(())
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|
}
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|
pub fn restart(&mut self) -> Result<(), &'static str> {
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|
// precondition SCL and SDA low
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|
self.sda_oe(false);
|
||||||
|
self.half_period();
|
||||||
|
self.scl_oe(false);
|
||||||
|
self.half_period();
|
||||||
|
self.start()?;
|
||||||
|
// postcondition: SCL and SDA low
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||||||
|
Ok(())
|
||||||
|
}
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|
pub fn stop(&mut self) -> Result<(), &'static str> {
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|
// precondition: SCL and SDA low
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||||||
|
self.half_period();
|
||||||
|
self.scl_oe(false);
|
||||||
|
self.half_period();
|
||||||
|
self.sda_oe(false);
|
||||||
|
self.half_period();
|
||||||
|
if !self.sda_i() {
|
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|
return Err("SDA arbitration lost");
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|
}
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|
// postcondition: SCL and SDA high
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|
Ok(())
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||||||
|
}
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|
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|
pub fn write(&mut self, data: u8) -> Result<bool, &'static str> {
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|
// precondition: SCL and SDA low
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|
// MSB first
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for bit in (0..8).rev() {
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|
self.sda_oe(data & (1 << bit) == 0);
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|
self.half_period();
|
||||||
|
self.scl_o(false);
|
||||||
|
self.half_period();
|
||||||
|
self.scl_oe(true);
|
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|
}
|
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|
self.sda_oe(false);
|
||||||
|
self.half_period();
|
||||||
|
self.scl_oe(false);
|
||||||
|
self.half_period();
|
||||||
|
// Read ack/nack
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let ack = !self.sda_i();
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|
self.scl_oe(true);
|
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|
self.sda_oe(true);
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|
// postcondition: SCL and SDA low
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|
|
||||||
|
Ok(ack)
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|
}
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|
pub fn read(&mut self, ack: bool) -> Result<u8, &'static str> {
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|
// precondition: SCL and SDA low
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|
self.sda_oe(false);
|
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|
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|
let mut data: u8 = 0;
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|
// MSB first
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for bit in (0..8).rev() {
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|
self.half_period();
|
||||||
|
self.scl_oe(false);
|
||||||
|
self.half_period();
|
||||||
|
if self.sda_i() { data |= 1 << bit }
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||||||
|
self.scl_oe(true);
|
||||||
|
}
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||||||
|
// Send ack/nack
|
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|
self.sda_oe(ack);
|
||||||
|
self.half_period();
|
||||||
|
self.scl_oe(false);
|
||||||
|
self.half_period();
|
||||||
|
self.scl_oe(true);
|
||||||
|
self.sda_oe(true);
|
||||||
|
// postcondition: SCL and SDA low
|
||||||
|
|
||||||
|
Ok(data)
|
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|
}
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pub fn pca9548_select(&mut self, address: u8, channels: u8) -> Result<(), &'static str> {
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|
self.start()?;
|
||||||
|
if !self.write(address << 1)? {
|
||||||
|
return Err("PCA9548 failed to ack write address")
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|
}
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|
if !self.write(channels)? {
|
||||||
|
return Err("PCA9548 failed to ack control word")
|
||||||
|
}
|
||||||
|
self.stop()?;
|
||||||
|
Ok(())
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
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95
libboard_zynq/src/i2c/regs.rs
Normal file
95
libboard_zynq/src/i2c/regs.rs
Normal file
@ -0,0 +1,95 @@
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|
use volatile_register::{RO, WO, RW};
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use libregister::{register, register_bit, register_bits};
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// With reference to:
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//
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// artiq:artiq/gateware/targets/kasli.py:
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// self.submodules.i2c = gpio.GPIOTristate([i2c.scl, i2c.sda])
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|
//
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|
// misoc:misoc/cores/gpio.py:
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|
// class GPIOTristate(Module, AutoCSR):
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// def __init__(self, signals, reset_out=0, reset_oe=0):
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// l = len(signals)
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|
// self._in = CSRStatus(l)
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|
// self._out = CSRStorage(l, reset=reset_out)
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|
// self._oe = CSRStorage(l, reset=reset_oe)
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|
//
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|
// Hence, using GPIOs as SCL and SDA GPIOs respectively.
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//
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// Current compatibility:
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|
// zc706: GPIO 50, 51 == SCL, SDA
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#[repr(C)]
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pub struct RegisterBlock {
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pub gpio_output_mask: &'static mut GPIOOutputMask,
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|
pub gpio_input: &'static mut GPIOInput,
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|
pub gpio_output_enable: &'static mut GPIOOutputEnable,
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|
}
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impl RegisterBlock {
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pub unsafe fn new() -> Self {
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Self {
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|
gpio_output_mask: GPIOOutputMask::new(),
|
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|
gpio_input: GPIOInput::new(),
|
||||||
|
gpio_output_enable: GPIOOutputEnable::new()
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|
}
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|
}
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||||||
|
}
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|
|
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|
impl GPIOOutputMask {
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|
#[cfg(feature = "target_zc706")]
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|
pub unsafe fn new() -> &'static mut Self {
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|
&mut *(0xE000A00C as *mut _)
|
||||||
|
}
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|
}
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|
impl GPIOInput {
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|
#[cfg(feature = "target_zc706")]
|
||||||
|
pub unsafe fn new() -> &'static mut Self {
|
||||||
|
&mut *(0xE000A064 as *mut _)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
impl GPIOOutputEnable {
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||||||
|
#[cfg(feature = "target_zc706")]
|
||||||
|
pub unsafe fn new() -> &'static mut Self {
|
||||||
|
&mut *(0xE000A248 as *mut _)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
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||||||
|
// MASK_DATA_1_MSW:
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|
// Maskable output data for MIO[53:48]
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|
register!(gpio_output_mask, GPIOOutputMask, RW, u32);
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||||||
|
// Output for SCL
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||||||
|
#[cfg(feature = "target_zc706")]
|
||||||
|
register_bit!(gpio_output_mask, scl_o, 2);
|
||||||
|
// Output for SDA
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||||||
|
#[cfg(feature = "target_zc706")]
|
||||||
|
register_bit!(gpio_output_mask, sda_o, 3);
|
||||||
|
// Mask for SCL; set to 1 to write to output
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||||||
|
#[cfg(feature = "target_zc706")]
|
||||||
|
register_bit!(gpio_output_mask, scl_m, 18);
|
||||||
|
// Mask for SDA; set to 1 to write to output
|
||||||
|
#[cfg(feature = "target_zc706")]
|
||||||
|
register_bit!(gpio_output_mask, sda_m, 19);
|
||||||
|
|
||||||
|
// DATA_1_RO:
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||||||
|
// Input data for MIO[53:32]
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|
register!(gpio_input, GPIOInput, RO, u32);
|
||||||
|
// Input for SCL
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||||||
|
#[cfg(feature = "target_zc706")]
|
||||||
|
register_bit!(gpio_input, scl, 8);
|
||||||
|
// Input for SDA
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||||||
|
#[cfg(feature = "target_zc706")]
|
||||||
|
register_bit!(gpio_input, sda, 9);
|
||||||
|
|
||||||
|
// OEN_1:
|
||||||
|
// Output enable for MIO[53:32]
|
||||||
|
register!(gpio_output_enable, GPIOOutputEnable, RW, u32);
|
||||||
|
// Output enable for SCL
|
||||||
|
#[cfg(feature = "target_zc706")]
|
||||||
|
register_bit!(gpio_output_enable, scl, 8);
|
||||||
|
// Output enable for SDA
|
||||||
|
#[cfg(feature = "target_zc706")]
|
||||||
|
register_bit!(gpio_output_enable, sda, 9);
|
@ -20,5 +20,6 @@ pub mod flash;
|
|||||||
pub mod time;
|
pub mod time;
|
||||||
pub mod timer;
|
pub mod timer;
|
||||||
pub mod sdio;
|
pub mod sdio;
|
||||||
|
pub mod i2c;
|
||||||
pub mod logger;
|
pub mod logger;
|
||||||
pub mod ps7_init;
|
pub mod ps7_init;
|
||||||
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