xref: /qemu/hw/misc/nrf51_rng.c (revision d6454270575da1f16a8923c7cb240e46ef243f72)
190c58941SSteffen Görtz /*
290c58941SSteffen Görtz  * nRF51 Random Number Generator
390c58941SSteffen Görtz  *
490c58941SSteffen Görtz  * Reference Manual: http://infocenter.nordicsemi.com/pdf/nRF51_RM_v3.0.1.pdf
590c58941SSteffen Görtz  *
690c58941SSteffen Görtz  * Copyright 2018 Steffen Görtz <contrib@steffen-goertz.de>
790c58941SSteffen Görtz  *
890c58941SSteffen Görtz  * This code is licensed under the GPL version 2 or later.  See
990c58941SSteffen Görtz  * the COPYING file in the top-level directory.
1090c58941SSteffen Görtz  */
1190c58941SSteffen Görtz 
1290c58941SSteffen Görtz #include "qemu/osdep.h"
1390c58941SSteffen Görtz #include "qemu/log.h"
140b8fa32fSMarkus Armbruster #include "qemu/module.h"
1590c58941SSteffen Görtz #include "qapi/error.h"
1690c58941SSteffen Görtz #include "hw/arm/nrf51.h"
1764552b6bSMarkus Armbruster #include "hw/irq.h"
1890c58941SSteffen Görtz #include "hw/misc/nrf51_rng.h"
19*d6454270SMarkus Armbruster #include "migration/vmstate.h"
2019173fd3SRichard Henderson #include "qemu/guest-random.h"
2190c58941SSteffen Görtz 
2290c58941SSteffen Görtz static void update_irq(NRF51RNGState *s)
2390c58941SSteffen Görtz {
2490c58941SSteffen Görtz     bool irq = s->interrupt_enabled && s->event_valrdy;
2590c58941SSteffen Görtz     qemu_set_irq(s->irq, irq);
2690c58941SSteffen Görtz }
2790c58941SSteffen Görtz 
2890c58941SSteffen Görtz static uint64_t rng_read(void *opaque, hwaddr offset, unsigned int size)
2990c58941SSteffen Görtz {
3090c58941SSteffen Görtz     NRF51RNGState *s = NRF51_RNG(opaque);
3190c58941SSteffen Görtz     uint64_t r = 0;
3290c58941SSteffen Görtz 
3390c58941SSteffen Görtz     switch (offset) {
3490c58941SSteffen Görtz     case NRF51_RNG_EVENT_VALRDY:
3590c58941SSteffen Görtz         r = s->event_valrdy;
3690c58941SSteffen Görtz         break;
3790c58941SSteffen Görtz     case NRF51_RNG_REG_SHORTS:
3890c58941SSteffen Görtz         r = s->shortcut_stop_on_valrdy;
3990c58941SSteffen Görtz         break;
4090c58941SSteffen Görtz     case NRF51_RNG_REG_INTEN:
4190c58941SSteffen Görtz     case NRF51_RNG_REG_INTENSET:
4290c58941SSteffen Görtz     case NRF51_RNG_REG_INTENCLR:
4390c58941SSteffen Görtz         r = s->interrupt_enabled;
4490c58941SSteffen Görtz         break;
4590c58941SSteffen Görtz     case NRF51_RNG_REG_CONFIG:
4690c58941SSteffen Görtz         r = s->filter_enabled;
4790c58941SSteffen Görtz         break;
4890c58941SSteffen Görtz     case NRF51_RNG_REG_VALUE:
4990c58941SSteffen Görtz         r = s->value;
5090c58941SSteffen Görtz         break;
5190c58941SSteffen Görtz 
5290c58941SSteffen Görtz     default:
5390c58941SSteffen Görtz         qemu_log_mask(LOG_GUEST_ERROR,
5490c58941SSteffen Görtz                       "%s: bad read offset 0x%" HWADDR_PRIx "\n",
5590c58941SSteffen Görtz                       __func__, offset);
5690c58941SSteffen Görtz     }
5790c58941SSteffen Görtz 
5890c58941SSteffen Görtz     return r;
5990c58941SSteffen Görtz }
6090c58941SSteffen Görtz 
6190c58941SSteffen Görtz static int64_t calc_next_timeout(NRF51RNGState *s)
6290c58941SSteffen Görtz {
6390c58941SSteffen Görtz     int64_t timeout = qemu_clock_get_us(QEMU_CLOCK_VIRTUAL);
6490c58941SSteffen Görtz     if (s->filter_enabled) {
6590c58941SSteffen Görtz         timeout += s->period_filtered_us;
6690c58941SSteffen Görtz     } else {
6790c58941SSteffen Görtz         timeout += s->period_unfiltered_us;
6890c58941SSteffen Görtz     }
6990c58941SSteffen Görtz 
7090c58941SSteffen Görtz     return timeout;
7190c58941SSteffen Görtz }
7290c58941SSteffen Görtz 
7390c58941SSteffen Görtz 
7490c58941SSteffen Görtz static void rng_update_timer(NRF51RNGState *s)
7590c58941SSteffen Görtz {
7690c58941SSteffen Görtz     if (s->active) {
7790c58941SSteffen Görtz         timer_mod(&s->timer, calc_next_timeout(s));
7890c58941SSteffen Görtz     } else {
7990c58941SSteffen Görtz         timer_del(&s->timer);
8090c58941SSteffen Görtz     }
8190c58941SSteffen Görtz }
8290c58941SSteffen Görtz 
8390c58941SSteffen Görtz 
8490c58941SSteffen Görtz static void rng_write(void *opaque, hwaddr offset,
8590c58941SSteffen Görtz                        uint64_t value, unsigned int size)
8690c58941SSteffen Görtz {
8790c58941SSteffen Görtz     NRF51RNGState *s = NRF51_RNG(opaque);
8890c58941SSteffen Görtz 
8990c58941SSteffen Görtz     switch (offset) {
9090c58941SSteffen Görtz     case NRF51_RNG_TASK_START:
9190c58941SSteffen Görtz         if (value == NRF51_TRIGGER_TASK) {
9290c58941SSteffen Görtz             s->active = 1;
9390c58941SSteffen Görtz             rng_update_timer(s);
9490c58941SSteffen Görtz         }
9590c58941SSteffen Görtz         break;
9690c58941SSteffen Görtz     case NRF51_RNG_TASK_STOP:
9790c58941SSteffen Görtz         if (value == NRF51_TRIGGER_TASK) {
9890c58941SSteffen Görtz             s->active = 0;
9990c58941SSteffen Görtz             rng_update_timer(s);
10090c58941SSteffen Görtz         }
10190c58941SSteffen Görtz         break;
10290c58941SSteffen Görtz     case NRF51_RNG_EVENT_VALRDY:
10390c58941SSteffen Görtz         if (value == NRF51_EVENT_CLEAR) {
10490c58941SSteffen Görtz             s->event_valrdy = 0;
10590c58941SSteffen Görtz         }
10690c58941SSteffen Görtz         break;
10790c58941SSteffen Görtz     case NRF51_RNG_REG_SHORTS:
10890c58941SSteffen Görtz         s->shortcut_stop_on_valrdy =
10990c58941SSteffen Görtz                 (value & BIT_MASK(NRF51_RNG_REG_SHORTS_VALRDY_STOP)) ? 1 : 0;
11090c58941SSteffen Görtz         break;
11190c58941SSteffen Görtz     case NRF51_RNG_REG_INTEN:
11290c58941SSteffen Görtz         s->interrupt_enabled =
11390c58941SSteffen Görtz                 (value & BIT_MASK(NRF51_RNG_REG_INTEN_VALRDY)) ? 1 : 0;
11490c58941SSteffen Görtz         break;
11590c58941SSteffen Görtz     case NRF51_RNG_REG_INTENSET:
11690c58941SSteffen Görtz         if (value & BIT_MASK(NRF51_RNG_REG_INTEN_VALRDY)) {
11790c58941SSteffen Görtz             s->interrupt_enabled = 1;
11890c58941SSteffen Görtz         }
11990c58941SSteffen Görtz         break;
12090c58941SSteffen Görtz     case NRF51_RNG_REG_INTENCLR:
12190c58941SSteffen Görtz         if (value & BIT_MASK(NRF51_RNG_REG_INTEN_VALRDY)) {
12290c58941SSteffen Görtz             s->interrupt_enabled = 0;
12390c58941SSteffen Görtz         }
12490c58941SSteffen Görtz         break;
12590c58941SSteffen Görtz     case NRF51_RNG_REG_CONFIG:
12690c58941SSteffen Görtz         s->filter_enabled =
12790c58941SSteffen Görtz                       (value & BIT_MASK(NRF51_RNG_REG_CONFIG_DECEN)) ? 1 : 0;
12890c58941SSteffen Görtz         break;
12990c58941SSteffen Görtz 
13090c58941SSteffen Görtz     default:
13190c58941SSteffen Görtz         qemu_log_mask(LOG_GUEST_ERROR,
13290c58941SSteffen Görtz                       "%s: bad write offset 0x%" HWADDR_PRIx "\n",
13390c58941SSteffen Görtz                       __func__, offset);
13490c58941SSteffen Görtz     }
13590c58941SSteffen Görtz 
13690c58941SSteffen Görtz     update_irq(s);
13790c58941SSteffen Görtz }
13890c58941SSteffen Görtz 
13990c58941SSteffen Görtz static const MemoryRegionOps rng_ops = {
14090c58941SSteffen Görtz     .read =  rng_read,
14190c58941SSteffen Görtz     .write = rng_write,
14290c58941SSteffen Görtz     .endianness = DEVICE_LITTLE_ENDIAN,
14390c58941SSteffen Görtz     .impl.min_access_size = 4,
14490c58941SSteffen Görtz     .impl.max_access_size = 4
14590c58941SSteffen Görtz };
14690c58941SSteffen Görtz 
14790c58941SSteffen Görtz static void nrf51_rng_timer_expire(void *opaque)
14890c58941SSteffen Görtz {
14990c58941SSteffen Görtz     NRF51RNGState *s = NRF51_RNG(opaque);
15090c58941SSteffen Görtz 
15119173fd3SRichard Henderson     qemu_guest_getrandom_nofail(&s->value, 1);
15290c58941SSteffen Görtz 
15390c58941SSteffen Görtz     s->event_valrdy = 1;
15490c58941SSteffen Görtz     qemu_set_irq(s->eep_valrdy, 1);
15590c58941SSteffen Görtz 
15690c58941SSteffen Görtz     if (s->shortcut_stop_on_valrdy) {
15790c58941SSteffen Görtz         s->active = 0;
15890c58941SSteffen Görtz     }
15990c58941SSteffen Görtz 
16090c58941SSteffen Görtz     rng_update_timer(s);
16190c58941SSteffen Görtz     update_irq(s);
16290c58941SSteffen Görtz }
16390c58941SSteffen Görtz 
16490c58941SSteffen Görtz static void nrf51_rng_tep_start(void *opaque, int n, int level)
16590c58941SSteffen Görtz {
16690c58941SSteffen Görtz     NRF51RNGState *s = NRF51_RNG(opaque);
16790c58941SSteffen Görtz 
16890c58941SSteffen Görtz     if (level) {
16990c58941SSteffen Görtz         s->active = 1;
17090c58941SSteffen Görtz         rng_update_timer(s);
17190c58941SSteffen Görtz     }
17290c58941SSteffen Görtz }
17390c58941SSteffen Görtz 
17490c58941SSteffen Görtz static void nrf51_rng_tep_stop(void *opaque, int n, int level)
17590c58941SSteffen Görtz {
17690c58941SSteffen Görtz     NRF51RNGState *s = NRF51_RNG(opaque);
17790c58941SSteffen Görtz 
17890c58941SSteffen Görtz     if (level) {
17990c58941SSteffen Görtz         s->active = 0;
18090c58941SSteffen Görtz         rng_update_timer(s);
18190c58941SSteffen Görtz     }
18290c58941SSteffen Görtz }
18390c58941SSteffen Görtz 
18490c58941SSteffen Görtz 
18590c58941SSteffen Görtz static void nrf51_rng_init(Object *obj)
18690c58941SSteffen Görtz {
18790c58941SSteffen Görtz     NRF51RNGState *s = NRF51_RNG(obj);
18890c58941SSteffen Görtz     SysBusDevice *sbd = SYS_BUS_DEVICE(obj);
18990c58941SSteffen Görtz 
19090c58941SSteffen Görtz     memory_region_init_io(&s->mmio, obj, &rng_ops, s,
19190c58941SSteffen Görtz             TYPE_NRF51_RNG, NRF51_RNG_SIZE);
19290c58941SSteffen Görtz     sysbus_init_mmio(sbd, &s->mmio);
19390c58941SSteffen Görtz 
19490c58941SSteffen Görtz     timer_init_us(&s->timer, QEMU_CLOCK_VIRTUAL, nrf51_rng_timer_expire, s);
19590c58941SSteffen Görtz 
19690c58941SSteffen Görtz     sysbus_init_irq(sbd, &s->irq);
19790c58941SSteffen Görtz 
19890c58941SSteffen Görtz     /* Tasks */
19990c58941SSteffen Görtz     qdev_init_gpio_in_named(DEVICE(s), nrf51_rng_tep_start, "tep_start", 1);
20090c58941SSteffen Görtz     qdev_init_gpio_in_named(DEVICE(s), nrf51_rng_tep_stop, "tep_stop", 1);
20190c58941SSteffen Görtz 
20290c58941SSteffen Görtz     /* Events */
20390c58941SSteffen Görtz     qdev_init_gpio_out_named(DEVICE(s), &s->eep_valrdy, "eep_valrdy", 1);
20490c58941SSteffen Görtz }
20590c58941SSteffen Görtz 
20690c58941SSteffen Görtz static void nrf51_rng_reset(DeviceState *dev)
20790c58941SSteffen Görtz {
20890c58941SSteffen Görtz     NRF51RNGState *s = NRF51_RNG(dev);
20990c58941SSteffen Görtz 
21090c58941SSteffen Görtz     s->value = 0;
21190c58941SSteffen Görtz     s->active = 0;
21290c58941SSteffen Görtz     s->event_valrdy = 0;
21390c58941SSteffen Görtz     s->shortcut_stop_on_valrdy = 0;
21490c58941SSteffen Görtz     s->interrupt_enabled = 0;
21590c58941SSteffen Görtz     s->filter_enabled = 0;
21690c58941SSteffen Görtz 
21790c58941SSteffen Görtz     rng_update_timer(s);
21890c58941SSteffen Görtz }
21990c58941SSteffen Görtz 
22090c58941SSteffen Görtz 
22190c58941SSteffen Görtz static Property nrf51_rng_properties[] = {
22290c58941SSteffen Görtz     DEFINE_PROP_UINT16("period_unfiltered_us", NRF51RNGState,
22390c58941SSteffen Görtz             period_unfiltered_us, 167),
22490c58941SSteffen Görtz     DEFINE_PROP_UINT16("period_filtered_us", NRF51RNGState,
22590c58941SSteffen Görtz             period_filtered_us, 660),
22690c58941SSteffen Görtz     DEFINE_PROP_END_OF_LIST(),
22790c58941SSteffen Görtz };
22890c58941SSteffen Görtz 
22990c58941SSteffen Görtz static const VMStateDescription vmstate_rng = {
23090c58941SSteffen Görtz     .name = "nrf51_soc.rng",
23190c58941SSteffen Görtz     .version_id = 1,
23290c58941SSteffen Görtz     .minimum_version_id = 1,
23390c58941SSteffen Görtz     .fields = (VMStateField[]) {
23490c58941SSteffen Görtz         VMSTATE_UINT32(active, NRF51RNGState),
23590c58941SSteffen Görtz         VMSTATE_UINT32(event_valrdy, NRF51RNGState),
23690c58941SSteffen Görtz         VMSTATE_UINT32(shortcut_stop_on_valrdy, NRF51RNGState),
23790c58941SSteffen Görtz         VMSTATE_UINT32(interrupt_enabled, NRF51RNGState),
23890c58941SSteffen Görtz         VMSTATE_UINT32(filter_enabled, NRF51RNGState),
23990c58941SSteffen Görtz         VMSTATE_END_OF_LIST()
24090c58941SSteffen Görtz     }
24190c58941SSteffen Görtz };
24290c58941SSteffen Görtz 
24390c58941SSteffen Görtz static void nrf51_rng_class_init(ObjectClass *klass, void *data)
24490c58941SSteffen Görtz {
24590c58941SSteffen Görtz     DeviceClass *dc = DEVICE_CLASS(klass);
24690c58941SSteffen Görtz 
24790c58941SSteffen Görtz     dc->props = nrf51_rng_properties;
24890c58941SSteffen Görtz     dc->vmsd = &vmstate_rng;
24990c58941SSteffen Görtz     dc->reset = nrf51_rng_reset;
25090c58941SSteffen Görtz }
25190c58941SSteffen Görtz 
25290c58941SSteffen Görtz static const TypeInfo nrf51_rng_info = {
25390c58941SSteffen Görtz     .name = TYPE_NRF51_RNG,
25490c58941SSteffen Görtz     .parent = TYPE_SYS_BUS_DEVICE,
25590c58941SSteffen Görtz     .instance_size = sizeof(NRF51RNGState),
25690c58941SSteffen Görtz     .instance_init = nrf51_rng_init,
25790c58941SSteffen Görtz     .class_init = nrf51_rng_class_init
25890c58941SSteffen Görtz };
25990c58941SSteffen Görtz 
26090c58941SSteffen Görtz static void nrf51_rng_register_types(void)
26190c58941SSteffen Görtz {
26290c58941SSteffen Görtz     type_register_static(&nrf51_rng_info);
26390c58941SSteffen Görtz }
26490c58941SSteffen Görtz 
26590c58941SSteffen Görtz type_init(nrf51_rng_register_types)
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