Linux 4.14.5
[linux/fpc-iii.git] / Documentation / networking / z8530book.rst
blobfea2c40e797302a8bb8bf20f84f570f5c1a9556b
1 =======================
2 Z8530 Programming Guide
3 =======================
5 :Author: Alan Cox
7 Introduction
8 ============
10 The Z85x30 family synchronous/asynchronous controller chips are used on
11 a large number of cheap network interface cards. The kernel provides a
12 core interface layer that is designed to make it easy to provide WAN
13 services using this chip.
15 The current driver only support synchronous operation. Merging the
16 asynchronous driver support into this code to allow any Z85x30 device to
17 be used as both a tty interface and as a synchronous controller is a
18 project for Linux post the 2.4 release
20 Driver Modes
21 ============
23 The Z85230 driver layer can drive Z8530, Z85C30 and Z85230 devices in
24 three different modes. Each mode can be applied to an individual channel
25 on the chip (each chip has two channels).
27 The PIO synchronous mode supports the most common Z8530 wiring. Here the
28 chip is interface to the I/O and interrupt facilities of the host
29 machine but not to the DMA subsystem. When running PIO the Z8530 has
30 extremely tight timing requirements. Doing high speeds, even with a
31 Z85230 will be tricky. Typically you should expect to achieve at best
32 9600 baud with a Z8C530 and 64Kbits with a Z85230.
34 The DMA mode supports the chip when it is configured to use dual DMA
35 channels on an ISA bus. The better cards tend to support this mode of
36 operation for a single channel. With DMA running the Z85230 tops out
37 when it starts to hit ISA DMA constraints at about 512Kbits. It is worth
38 noting here that many PC machines hang or crash when the chip is driven
39 fast enough to hold the ISA bus solid.
41 Transmit DMA mode uses a single DMA channel. The DMA channel is used for
42 transmission as the transmit FIFO is smaller than the receive FIFO. it
43 gives better performance than pure PIO mode but is nowhere near as ideal
44 as pure DMA mode.
46 Using the Z85230 driver
47 =======================
49 The Z85230 driver provides the back end interface to your board. To
50 configure a Z8530 interface you need to detect the board and to identify
51 its ports and interrupt resources. It is also your problem to verify the
52 resources are available.
54 Having identified the chip you need to fill in a struct z8530_dev,
55 which describes each chip. This object must exist until you finally
56 shutdown the board. Firstly zero the active field. This ensures nothing
57 goes off without you intending it. The irq field should be set to the
58 interrupt number of the chip. (Each chip has a single interrupt source
59 rather than each channel). You are responsible for allocating the
60 interrupt line. The interrupt handler should be set to
61 :c:func:`z8530_interrupt()`. The device id should be set to the
62 z8530_dev structure pointer. Whether the interrupt can be shared or not
63 is board dependent, and up to you to initialise.
65 The structure holds two channel structures. Initialise chanA.ctrlio and
66 chanA.dataio with the address of the control and data ports. You can or
67 this with Z8530_PORT_SLEEP to indicate your interface needs the 5uS
68 delay for chip settling done in software. The PORT_SLEEP option is
69 architecture specific. Other flags may become available on future
70 platforms, eg for MMIO. Initialise the chanA.irqs to &z8530_nop to
71 start the chip up as disabled and discarding interrupt events. This
72 ensures that stray interrupts will be mopped up and not hang the bus.
73 Set chanA.dev to point to the device structure itself. The private and
74 name field you may use as you wish. The private field is unused by the
75 Z85230 layer. The name is used for error reporting and it may thus make
76 sense to make it match the network name.
78 Repeat the same operation with the B channel if your chip has both
79 channels wired to something useful. This isn't always the case. If it is
80 not wired then the I/O values do not matter, but you must initialise
81 chanB.dev.
83 If your board has DMA facilities then initialise the txdma and rxdma
84 fields for the relevant channels. You must also allocate the ISA DMA
85 channels and do any necessary board level initialisation to configure
86 them. The low level driver will do the Z8530 and DMA controller
87 programming but not board specific magic.
89 Having initialised the device you can then call
90 :c:func:`z8530_init()`. This will probe the chip and reset it into
91 a known state. An identification sequence is then run to identify the
92 chip type. If the checks fail to pass the function returns a non zero
93 error code. Typically this indicates that the port given is not valid.
94 After this call the type field of the z8530_dev structure is
95 initialised to either Z8530, Z85C30 or Z85230 according to the chip
96 found.
98 Once you have called z8530_init you can also make use of the utility
99 function :c:func:`z8530_describe()`. This provides a consistent
100 reporting format for the Z8530 devices, and allows all the drivers to
101 provide consistent reporting.
103 Attaching Network Interfaces
104 ============================
106 If you wish to use the network interface facilities of the driver, then
107 you need to attach a network device to each channel that is present and
108 in use. In addition to use the generic HDLC you need to follow some
109 additional plumbing rules. They may seem complex but a look at the
110 example hostess_sv11 driver should reassure you.
112 The network device used for each channel should be pointed to by the
113 netdevice field of each channel. The hdlc-> priv field of the network
114 device points to your private data - you will need to be able to find
115 your private data from this.
117 The way most drivers approach this particular problem is to create a
118 structure holding the Z8530 device definition and put that into the
119 private field of the network device. The network device fields of the
120 channels then point back to the network devices.
122 If you wish to use the generic HDLC then you need to register the HDLC
123 device.
125 Before you register your network device you will also need to provide
126 suitable handlers for most of the network device callbacks. See the
127 network device documentation for more details on this.
129 Configuring And Activating The Port
130 ===================================
132 The Z85230 driver provides helper functions and tables to load the port
133 registers on the Z8530 chips. When programming the register settings for
134 a channel be aware that the documentation recommends initialisation
135 orders. Strange things happen when these are not followed.
137 :c:func:`z8530_channel_load()` takes an array of pairs of
138 initialisation values in an array of u8 type. The first value is the
139 Z8530 register number. Add 16 to indicate the alternate register bank on
140 the later chips. The array is terminated by a 255.
142 The driver provides a pair of public tables. The z8530_hdlc_kilostream
143 table is for the UK 'Kilostream' service and also happens to cover most
144 other end host configurations. The z8530_hdlc_kilostream_85230 table
145 is the same configuration using the enhancements of the 85230 chip. The
146 configuration loaded is standard NRZ encoded synchronous data with HDLC
147 bitstuffing. All of the timing is taken from the other end of the link.
149 When writing your own tables be aware that the driver internally tracks
150 register values. It may need to reload values. You should therefore be
151 sure to set registers 1-7, 9-11, 14 and 15 in all configurations. Where
152 the register settings depend on DMA selection the driver will update the
153 bits itself when you open or close. Loading a new table with the
154 interface open is not recommended.
156 There are three standard configurations supported by the core code. In
157 PIO mode the interface is programmed up to use interrupt driven PIO.
158 This places high demands on the host processor to avoid latency. The
159 driver is written to take account of latency issues but it cannot avoid
160 latencies caused by other drivers, notably IDE in PIO mode. Because the
161 drivers allocate buffers you must also prevent MTU changes while the
162 port is open.
164 Once the port is open it will call the rx_function of each channel
165 whenever a completed packet arrived. This is invoked from interrupt
166 context and passes you the channel and a network buffer (struct
167 sk_buff) holding the data. The data includes the CRC bytes so most
168 users will want to trim the last two bytes before processing the data.
169 This function is very timing critical. When you wish to simply discard
170 data the support code provides the function
171 :c:func:`z8530_null_rx()` to discard the data.
173 To active PIO mode sending and receiving the ``z8530_sync_open`` is called.
174 This expects to be passed the network device and the channel. Typically
175 this is called from your network device open callback. On a failure a
176 non zero error status is returned.
177 The :c:func:`z8530_sync_close()` function shuts down a PIO
178 channel. This must be done before the channel is opened again and before
179 the driver shuts down and unloads.
181 The ideal mode of operation is dual channel DMA mode. Here the kernel
182 driver will configure the board for DMA in both directions. The driver
183 also handles ISA DMA issues such as controller programming and the
184 memory range limit for you. This mode is activated by calling the
185 :c:func:`z8530_sync_dma_open()` function. On failure a non zero
186 error value is returned. Once this mode is activated it can be shut down
187 by calling the :c:func:`z8530_sync_dma_close()`. You must call
188 the close function matching the open mode you used.
190 The final supported mode uses a single DMA channel to drive the transmit
191 side. As the Z85C30 has a larger FIFO on the receive channel this tends
192 to increase the maximum speed a little. This is activated by calling the
193 ``z8530_sync_txdma_open``. This returns a non zero error code on failure. The
194 :c:func:`z8530_sync_txdma_close()` function closes down the Z8530
195 interface from this mode.
197 Network Layer Functions
198 =======================
200 The Z8530 layer provides functions to queue packets for transmission.
201 The driver internally buffers the frame currently being transmitted and
202 one further frame (in order to keep back to back transmission running).
203 Any further buffering is up to the caller.
205 The function :c:func:`z8530_queue_xmit()` takes a network buffer
206 in sk_buff format and queues it for transmission. The caller must
207 provide the entire packet with the exception of the bitstuffing and CRC.
208 This is normally done by the caller via the generic HDLC interface
209 layer. It returns 0 if the buffer has been queued and non zero values
210 for queue full. If the function accepts the buffer it becomes property
211 of the Z8530 layer and the caller should not free it.
213 The function :c:func:`z8530_get_stats()` returns a pointer to an
214 internally maintained per interface statistics block. This provides most
215 of the interface code needed to implement the network layer get_stats
216 callback.
218 Porting The Z8530 Driver
219 ========================
221 The Z8530 driver is written to be portable. In DMA mode it makes
222 assumptions about the use of ISA DMA. These are probably warranted in
223 most cases as the Z85230 in particular was designed to glue to PC type
224 machines. The PIO mode makes no real assumptions.
226 Should you need to retarget the Z8530 driver to another architecture the
227 only code that should need changing are the port I/O functions. At the
228 moment these assume PC I/O port accesses. This may not be appropriate
229 for all platforms. Replacing :c:func:`z8530_read_port()` and
230 ``z8530_write_port`` is intended to be all that is required to port
231 this driver layer.
233 Known Bugs And Assumptions
234 ==========================
236 Interrupt Locking
237     The locking in the driver is done via the global cli/sti lock. This
238     makes for relatively poor SMP performance. Switching this to use a
239     per device spin lock would probably materially improve performance.
241 Occasional Failures
242     We have reports of occasional failures when run for very long
243     periods of time and the driver starts to receive junk frames. At the
244     moment the cause of this is not clear.
246 Public Functions Provided
247 =========================
249 .. kernel-doc:: drivers/net/wan/z85230.c
250    :export:
252 Internal Functions
253 ==================
255 .. kernel-doc:: drivers/net/wan/z85230.c
256    :internal: