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"
19a27bd6c7SMarkus Armbruster #include "hw/qdev-properties.h"
20d6454270SMarkus Armbruster #include "migration/vmstate.h"
2119173fd3SRichard Henderson #include "qemu/guest-random.h"
2290c58941SSteffen Görtz
update_irq(NRF51RNGState * s)2390c58941SSteffen Görtz static void update_irq(NRF51RNGState *s)
2490c58941SSteffen Görtz {
2590c58941SSteffen Görtz bool irq = s->interrupt_enabled && s->event_valrdy;
2690c58941SSteffen Görtz qemu_set_irq(s->irq, irq);
2790c58941SSteffen Görtz }
2890c58941SSteffen Görtz
rng_read(void * opaque,hwaddr offset,unsigned int size)2990c58941SSteffen Görtz static uint64_t rng_read(void *opaque, hwaddr offset, unsigned int size)
3090c58941SSteffen Görtz {
3190c58941SSteffen Görtz NRF51RNGState *s = NRF51_RNG(opaque);
3290c58941SSteffen Görtz uint64_t r = 0;
3390c58941SSteffen Görtz
3490c58941SSteffen Görtz switch (offset) {
3590c58941SSteffen Görtz case NRF51_RNG_EVENT_VALRDY:
3690c58941SSteffen Görtz r = s->event_valrdy;
3790c58941SSteffen Görtz break;
3890c58941SSteffen Görtz case NRF51_RNG_REG_SHORTS:
3990c58941SSteffen Görtz r = s->shortcut_stop_on_valrdy;
4090c58941SSteffen Görtz break;
4190c58941SSteffen Görtz case NRF51_RNG_REG_INTEN:
4290c58941SSteffen Görtz case NRF51_RNG_REG_INTENSET:
4390c58941SSteffen Görtz case NRF51_RNG_REG_INTENCLR:
4490c58941SSteffen Görtz r = s->interrupt_enabled;
4590c58941SSteffen Görtz break;
4690c58941SSteffen Görtz case NRF51_RNG_REG_CONFIG:
4790c58941SSteffen Görtz r = s->filter_enabled;
4890c58941SSteffen Görtz break;
4990c58941SSteffen Görtz case NRF51_RNG_REG_VALUE:
5090c58941SSteffen Görtz r = s->value;
5190c58941SSteffen Görtz break;
5290c58941SSteffen Görtz
5390c58941SSteffen Görtz default:
5490c58941SSteffen Görtz qemu_log_mask(LOG_GUEST_ERROR,
5590c58941SSteffen Görtz "%s: bad read offset 0x%" HWADDR_PRIx "\n",
5690c58941SSteffen Görtz __func__, offset);
5790c58941SSteffen Görtz }
5890c58941SSteffen Görtz
5990c58941SSteffen Görtz return r;
6090c58941SSteffen Görtz }
6190c58941SSteffen Görtz
calc_next_timeout(NRF51RNGState * s)6290c58941SSteffen Görtz static int64_t calc_next_timeout(NRF51RNGState *s)
6390c58941SSteffen Görtz {
6490c58941SSteffen Görtz int64_t timeout = qemu_clock_get_us(QEMU_CLOCK_VIRTUAL);
6590c58941SSteffen Görtz if (s->filter_enabled) {
6690c58941SSteffen Görtz timeout += s->period_filtered_us;
6790c58941SSteffen Görtz } else {
6890c58941SSteffen Görtz timeout += s->period_unfiltered_us;
6990c58941SSteffen Görtz }
7090c58941SSteffen Görtz
7190c58941SSteffen Görtz return timeout;
7290c58941SSteffen Görtz }
7390c58941SSteffen Görtz
7490c58941SSteffen Görtz
rng_update_timer(NRF51RNGState * s)7590c58941SSteffen Görtz static void rng_update_timer(NRF51RNGState *s)
7690c58941SSteffen Görtz {
7790c58941SSteffen Görtz if (s->active) {
7890c58941SSteffen Görtz timer_mod(&s->timer, calc_next_timeout(s));
7990c58941SSteffen Görtz } else {
8090c58941SSteffen Görtz timer_del(&s->timer);
8190c58941SSteffen Görtz }
8290c58941SSteffen Görtz }
8390c58941SSteffen Görtz
8490c58941SSteffen Görtz
rng_write(void * opaque,hwaddr offset,uint64_t value,unsigned int size)8590c58941SSteffen Görtz static void rng_write(void *opaque, hwaddr offset,
8690c58941SSteffen Görtz uint64_t value, unsigned int size)
8790c58941SSteffen Görtz {
8890c58941SSteffen Görtz NRF51RNGState *s = NRF51_RNG(opaque);
8990c58941SSteffen Görtz
9090c58941SSteffen Görtz switch (offset) {
9190c58941SSteffen Görtz case NRF51_RNG_TASK_START:
9290c58941SSteffen Görtz if (value == NRF51_TRIGGER_TASK) {
9390c58941SSteffen Görtz s->active = 1;
9490c58941SSteffen Görtz rng_update_timer(s);
9590c58941SSteffen Görtz }
9690c58941SSteffen Görtz break;
9790c58941SSteffen Görtz case NRF51_RNG_TASK_STOP:
9890c58941SSteffen Görtz if (value == NRF51_TRIGGER_TASK) {
9990c58941SSteffen Görtz s->active = 0;
10090c58941SSteffen Görtz rng_update_timer(s);
10190c58941SSteffen Görtz }
10290c58941SSteffen Görtz break;
10390c58941SSteffen Görtz case NRF51_RNG_EVENT_VALRDY:
10490c58941SSteffen Görtz if (value == NRF51_EVENT_CLEAR) {
10590c58941SSteffen Görtz s->event_valrdy = 0;
10690c58941SSteffen Görtz }
10790c58941SSteffen Görtz break;
10890c58941SSteffen Görtz case NRF51_RNG_REG_SHORTS:
10990c58941SSteffen Görtz s->shortcut_stop_on_valrdy =
110*a29a9776SPeter Maydell (value & BIT(NRF51_RNG_REG_SHORTS_VALRDY_STOP)) ? 1 : 0;
11190c58941SSteffen Görtz break;
11290c58941SSteffen Görtz case NRF51_RNG_REG_INTEN:
11390c58941SSteffen Görtz s->interrupt_enabled =
114*a29a9776SPeter Maydell (value & BIT(NRF51_RNG_REG_INTEN_VALRDY)) ? 1 : 0;
11590c58941SSteffen Görtz break;
11690c58941SSteffen Görtz case NRF51_RNG_REG_INTENSET:
117*a29a9776SPeter Maydell if (value & BIT(NRF51_RNG_REG_INTEN_VALRDY)) {
11890c58941SSteffen Görtz s->interrupt_enabled = 1;
11990c58941SSteffen Görtz }
12090c58941SSteffen Görtz break;
12190c58941SSteffen Görtz case NRF51_RNG_REG_INTENCLR:
122*a29a9776SPeter Maydell if (value & BIT(NRF51_RNG_REG_INTEN_VALRDY)) {
12390c58941SSteffen Görtz s->interrupt_enabled = 0;
12490c58941SSteffen Görtz }
12590c58941SSteffen Görtz break;
12690c58941SSteffen Görtz case NRF51_RNG_REG_CONFIG:
12790c58941SSteffen Görtz s->filter_enabled =
128*a29a9776SPeter Maydell (value & BIT(NRF51_RNG_REG_CONFIG_DECEN)) ? 1 : 0;
12990c58941SSteffen Görtz break;
13090c58941SSteffen Görtz
13190c58941SSteffen Görtz default:
13290c58941SSteffen Görtz qemu_log_mask(LOG_GUEST_ERROR,
13390c58941SSteffen Görtz "%s: bad write offset 0x%" HWADDR_PRIx "\n",
13490c58941SSteffen Görtz __func__, offset);
13590c58941SSteffen Görtz }
13690c58941SSteffen Görtz
13790c58941SSteffen Görtz update_irq(s);
13890c58941SSteffen Görtz }
13990c58941SSteffen Görtz
14090c58941SSteffen Görtz static const MemoryRegionOps rng_ops = {
14190c58941SSteffen Görtz .read = rng_read,
14290c58941SSteffen Görtz .write = rng_write,
14390c58941SSteffen Görtz .endianness = DEVICE_LITTLE_ENDIAN,
14490c58941SSteffen Görtz .impl.min_access_size = 4,
14590c58941SSteffen Görtz .impl.max_access_size = 4
14690c58941SSteffen Görtz };
14790c58941SSteffen Görtz
nrf51_rng_timer_expire(void * opaque)14890c58941SSteffen Görtz static void nrf51_rng_timer_expire(void *opaque)
14990c58941SSteffen Görtz {
15090c58941SSteffen Görtz NRF51RNGState *s = NRF51_RNG(opaque);
15190c58941SSteffen Görtz
15219173fd3SRichard Henderson qemu_guest_getrandom_nofail(&s->value, 1);
15390c58941SSteffen Görtz
15490c58941SSteffen Görtz s->event_valrdy = 1;
15590c58941SSteffen Görtz qemu_set_irq(s->eep_valrdy, 1);
15690c58941SSteffen Görtz
15790c58941SSteffen Görtz if (s->shortcut_stop_on_valrdy) {
15890c58941SSteffen Görtz s->active = 0;
15990c58941SSteffen Görtz }
16090c58941SSteffen Görtz
16190c58941SSteffen Görtz rng_update_timer(s);
16290c58941SSteffen Görtz update_irq(s);
16390c58941SSteffen Görtz }
16490c58941SSteffen Görtz
nrf51_rng_tep_start(void * opaque,int n,int level)16590c58941SSteffen Görtz static void nrf51_rng_tep_start(void *opaque, int n, int level)
16690c58941SSteffen Görtz {
16790c58941SSteffen Görtz NRF51RNGState *s = NRF51_RNG(opaque);
16890c58941SSteffen Görtz
16990c58941SSteffen Görtz if (level) {
17090c58941SSteffen Görtz s->active = 1;
17190c58941SSteffen Görtz rng_update_timer(s);
17290c58941SSteffen Görtz }
17390c58941SSteffen Görtz }
17490c58941SSteffen Görtz
nrf51_rng_tep_stop(void * opaque,int n,int level)17590c58941SSteffen Görtz static void nrf51_rng_tep_stop(void *opaque, int n, int level)
17690c58941SSteffen Görtz {
17790c58941SSteffen Görtz NRF51RNGState *s = NRF51_RNG(opaque);
17890c58941SSteffen Görtz
17990c58941SSteffen Görtz if (level) {
18090c58941SSteffen Görtz s->active = 0;
18190c58941SSteffen Görtz rng_update_timer(s);
18290c58941SSteffen Görtz }
18390c58941SSteffen Görtz }
18490c58941SSteffen Görtz
18590c58941SSteffen Görtz
nrf51_rng_init(Object * obj)18690c58941SSteffen Görtz static void nrf51_rng_init(Object *obj)
18790c58941SSteffen Görtz {
18890c58941SSteffen Görtz NRF51RNGState *s = NRF51_RNG(obj);
18990c58941SSteffen Görtz SysBusDevice *sbd = SYS_BUS_DEVICE(obj);
19090c58941SSteffen Görtz
19190c58941SSteffen Görtz memory_region_init_io(&s->mmio, obj, &rng_ops, s,
19290c58941SSteffen Görtz TYPE_NRF51_RNG, NRF51_RNG_SIZE);
19390c58941SSteffen Görtz sysbus_init_mmio(sbd, &s->mmio);
19490c58941SSteffen Görtz
19590c58941SSteffen Görtz timer_init_us(&s->timer, QEMU_CLOCK_VIRTUAL, nrf51_rng_timer_expire, s);
19690c58941SSteffen Görtz
19790c58941SSteffen Görtz sysbus_init_irq(sbd, &s->irq);
19890c58941SSteffen Görtz
19990c58941SSteffen Görtz /* Tasks */
20090c58941SSteffen Görtz qdev_init_gpio_in_named(DEVICE(s), nrf51_rng_tep_start, "tep_start", 1);
20190c58941SSteffen Görtz qdev_init_gpio_in_named(DEVICE(s), nrf51_rng_tep_stop, "tep_stop", 1);
20290c58941SSteffen Görtz
20390c58941SSteffen Görtz /* Events */
20490c58941SSteffen Görtz qdev_init_gpio_out_named(DEVICE(s), &s->eep_valrdy, "eep_valrdy", 1);
20590c58941SSteffen Görtz }
20690c58941SSteffen Görtz
nrf51_rng_reset(DeviceState * dev)20790c58941SSteffen Görtz static void nrf51_rng_reset(DeviceState *dev)
20890c58941SSteffen Görtz {
20990c58941SSteffen Görtz NRF51RNGState *s = NRF51_RNG(dev);
21090c58941SSteffen Görtz
21190c58941SSteffen Görtz s->value = 0;
21290c58941SSteffen Görtz s->active = 0;
21390c58941SSteffen Görtz s->event_valrdy = 0;
21490c58941SSteffen Görtz s->shortcut_stop_on_valrdy = 0;
21590c58941SSteffen Görtz s->interrupt_enabled = 0;
21690c58941SSteffen Görtz s->filter_enabled = 0;
21790c58941SSteffen Görtz
21890c58941SSteffen Görtz rng_update_timer(s);
21990c58941SSteffen Görtz }
22090c58941SSteffen Görtz
22190c58941SSteffen Görtz
22290c58941SSteffen Görtz static Property nrf51_rng_properties[] = {
22390c58941SSteffen Görtz DEFINE_PROP_UINT16("period_unfiltered_us", NRF51RNGState,
22490c58941SSteffen Görtz period_unfiltered_us, 167),
22590c58941SSteffen Görtz DEFINE_PROP_UINT16("period_filtered_us", NRF51RNGState,
22690c58941SSteffen Görtz period_filtered_us, 660),
22790c58941SSteffen Görtz DEFINE_PROP_END_OF_LIST(),
22890c58941SSteffen Görtz };
22990c58941SSteffen Görtz
23090c58941SSteffen Görtz static const VMStateDescription vmstate_rng = {
23190c58941SSteffen Görtz .name = "nrf51_soc.rng",
23290c58941SSteffen Görtz .version_id = 1,
23390c58941SSteffen Görtz .minimum_version_id = 1,
234e4ea952fSRichard Henderson .fields = (const VMStateField[]) {
23590c58941SSteffen Görtz VMSTATE_UINT32(active, NRF51RNGState),
23690c58941SSteffen Görtz VMSTATE_UINT32(event_valrdy, NRF51RNGState),
23790c58941SSteffen Görtz VMSTATE_UINT32(shortcut_stop_on_valrdy, NRF51RNGState),
23890c58941SSteffen Görtz VMSTATE_UINT32(interrupt_enabled, NRF51RNGState),
23990c58941SSteffen Görtz VMSTATE_UINT32(filter_enabled, NRF51RNGState),
24090c58941SSteffen Görtz VMSTATE_END_OF_LIST()
24190c58941SSteffen Görtz }
24290c58941SSteffen Görtz };
24390c58941SSteffen Görtz
nrf51_rng_class_init(ObjectClass * klass,void * data)24490c58941SSteffen Görtz static void nrf51_rng_class_init(ObjectClass *klass, void *data)
24590c58941SSteffen Görtz {
24690c58941SSteffen Görtz DeviceClass *dc = DEVICE_CLASS(klass);
24790c58941SSteffen Görtz
2484f67d30bSMarc-André Lureau device_class_set_props(dc, nrf51_rng_properties);
24990c58941SSteffen Görtz dc->vmsd = &vmstate_rng;
250e3d08143SPeter Maydell device_class_set_legacy_reset(dc, nrf51_rng_reset);
25190c58941SSteffen Görtz }
25290c58941SSteffen Görtz
25390c58941SSteffen Görtz static const TypeInfo nrf51_rng_info = {
25490c58941SSteffen Görtz .name = TYPE_NRF51_RNG,
25590c58941SSteffen Görtz .parent = TYPE_SYS_BUS_DEVICE,
25690c58941SSteffen Görtz .instance_size = sizeof(NRF51RNGState),
25790c58941SSteffen Görtz .instance_init = nrf51_rng_init,
25890c58941SSteffen Görtz .class_init = nrf51_rng_class_init
25990c58941SSteffen Görtz };
26090c58941SSteffen Görtz
nrf51_rng_register_types(void)26190c58941SSteffen Görtz static void nrf51_rng_register_types(void)
26290c58941SSteffen Görtz {
26390c58941SSteffen Görtz type_register_static(&nrf51_rng_info);
26490c58941SSteffen Görtz }
26590c58941SSteffen Görtz
26690c58941SSteffen Görtz type_init(nrf51_rng_register_types)
267