--- /dev/null
+/*
+ * GPIO based serio bus driver for bit banging the PS/2 protocol
+ *
+ * Author: Danilo Krummrich <danilokrummrich@dk-develop.de>
+ *
+ * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+ * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
+ * published by the Free Software Foundation.
+ */
+
+#include <linux/gpio/consumer.h>
+#include <linux/interrupt.h>
+#include <linux/module.h>
+#include <linux/serio.h>
+#include <linux/slab.h>
+#include <linux/platform_device.h>
+#include <linux/workqueue.h>
+#include <linux/completion.h>
+#include <linux/mutex.h>
+#include <linux/preempt.h>
+#include <linux/property.h>
+#include <linux/of.h>
+#include <linux/jiffies.h>
+#include <linux/delay.h>
+
+#define DRIVER_NAME            "ps2-gpio"
+
+#define PS2_MODE_RX            0
+#define PS2_MODE_TX            1
+
+#define PS2_START_BIT          0
+#define PS2_DATA_BIT0          1
+#define PS2_DATA_BIT1          2
+#define PS2_DATA_BIT2          3
+#define PS2_DATA_BIT3          4
+#define PS2_DATA_BIT4          5
+#define PS2_DATA_BIT5          6
+#define PS2_DATA_BIT6          7
+#define PS2_DATA_BIT7          8
+#define PS2_PARITY_BIT         9
+#define PS2_STOP_BIT           10
+#define PS2_TX_TIMEOUT         11
+#define PS2_ACK_BIT            12
+
+#define PS2_DEV_RET_ACK                0xfa
+#define PS2_DEV_RET_NACK       0xfe
+
+#define PS2_CMD_RESEND         0xfe
+
+struct ps2_gpio_data {
+       struct device *dev;
+       struct serio *serio;
+       unsigned char mode;
+       struct gpio_desc *gpio_clk;
+       struct gpio_desc *gpio_data;
+       bool write_enable;
+       int irq;
+       unsigned char rx_cnt;
+       unsigned char rx_byte;
+       unsigned char tx_cnt;
+       unsigned char tx_byte;
+       struct completion tx_done;
+       struct mutex tx_mutex;
+       struct delayed_work tx_work;
+};
+
+static int ps2_gpio_open(struct serio *serio)
+{
+       struct ps2_gpio_data *drvdata = serio->port_data;
+
+       enable_irq(drvdata->irq);
+       return 0;
+}
+
+static void ps2_gpio_close(struct serio *serio)
+{
+       struct ps2_gpio_data *drvdata = serio->port_data;
+
+       disable_irq(drvdata->irq);
+}
+
+static int __ps2_gpio_write(struct serio *serio, unsigned char val)
+{
+       struct ps2_gpio_data *drvdata = serio->port_data;
+
+       disable_irq_nosync(drvdata->irq);
+       gpiod_direction_output(drvdata->gpio_clk, 0);
+
+       drvdata->mode = PS2_MODE_TX;
+       drvdata->tx_byte = val;
+
+       schedule_delayed_work(&drvdata->tx_work, usecs_to_jiffies(200));
+
+       return 0;
+}
+
+static int ps2_gpio_write(struct serio *serio, unsigned char val)
+{
+       struct ps2_gpio_data *drvdata = serio->port_data;
+       int ret = 0;
+
+       if (in_task()) {
+               mutex_lock(&drvdata->tx_mutex);
+               __ps2_gpio_write(serio, val);
+               if (!wait_for_completion_timeout(&drvdata->tx_done,
+                                                msecs_to_jiffies(10000)))
+                       ret = SERIO_TIMEOUT;
+               mutex_unlock(&drvdata->tx_mutex);
+       } else {
+               __ps2_gpio_write(serio, val);
+       }
+
+       return ret;
+}
+
+static void ps2_gpio_tx_work_fn(struct work_struct *work)
+{
+       struct delayed_work *dwork = to_delayed_work(work);
+       struct ps2_gpio_data *drvdata = container_of(dwork,
+                                                   struct ps2_gpio_data,
+                                                   tx_work);
+
+       enable_irq(drvdata->irq);
+       gpiod_direction_output(drvdata->gpio_data, 0);
+       gpiod_direction_input(drvdata->gpio_clk);
+}
+
+static irqreturn_t ps2_gpio_irq_rx(struct ps2_gpio_data *drvdata)
+{
+       unsigned char byte, cnt;
+       int data;
+       int rxflags = 0;
+       static unsigned long old_jiffies;
+
+       byte = drvdata->rx_byte;
+       cnt = drvdata->rx_cnt;
+
+       if (old_jiffies == 0)
+               old_jiffies = jiffies;
+
+       if ((jiffies - old_jiffies) > usecs_to_jiffies(100)) {
+               dev_err(drvdata->dev,
+                       "RX: timeout, probably we missed an interrupt\n");
+               goto err;
+       }
+       old_jiffies = jiffies;
+
+       data = gpiod_get_value(drvdata->gpio_data);
+       if (unlikely(data < 0)) {
+               dev_err(drvdata->dev, "RX: failed to get data gpio val: %d\n",
+                       data);
+               goto err;
+       }
+
+       switch (cnt) {
+       case PS2_START_BIT:
+               /* start bit should be low */
+               if (unlikely(data)) {
+                       dev_err(drvdata->dev, "RX: start bit should be low\n");
+                       goto err;
+               }
+               break;
+       case PS2_DATA_BIT0:
+       case PS2_DATA_BIT1:
+       case PS2_DATA_BIT2:
+       case PS2_DATA_BIT3:
+       case PS2_DATA_BIT4:
+       case PS2_DATA_BIT5:
+       case PS2_DATA_BIT6:
+       case PS2_DATA_BIT7:
+               /* processing data bits */
+               if (data)
+                       byte |= (data << (cnt - 1));
+               break;
+       case PS2_PARITY_BIT:
+               /* check odd parity */
+               if (!((hweight8(byte) & 1) ^ data)) {
+                       rxflags |= SERIO_PARITY;
+                       dev_warn(drvdata->dev, "RX: parity error\n");
+                       if (!drvdata->write_enable)
+                               goto err;
+               }
+
+               /* Do not send spurious ACK's and NACK's when write fn is
+                * not provided.
+                */
+               if (!drvdata->write_enable) {
+                       if (byte == PS2_DEV_RET_NACK)
+                               goto err;
+                       else if (byte == PS2_DEV_RET_ACK)
+                               break;
+               }
+
+               /* Let's send the data without waiting for the stop bit to be
+                * sent. It may happen that we miss the stop bit. When this
+                * happens we have no way to recover from this, certainly
+                * missing the parity bit would be recognized when processing
+                * the stop bit. When missing both, data is lost.
+                */
+               serio_interrupt(drvdata->serio, byte, rxflags);
+               dev_dbg(drvdata->dev, "RX: sending byte 0x%x\n", byte);
+               break;
+       case PS2_STOP_BIT:
+               /* stop bit should be high */
+               if (unlikely(!data)) {
+                       dev_err(drvdata->dev, "RX: stop bit should be high\n");
+                       goto err;
+               }
+               cnt = byte = 0;
+               old_jiffies = 0;
+               goto end; /* success */
+       default:
+               dev_err(drvdata->dev, "RX: got out of sync with the device\n");
+               goto err;
+       }
+
+       cnt++;
+       goto end; /* success */
+
+err:
+       cnt = byte = 0;
+       old_jiffies = 0;
+       __ps2_gpio_write(drvdata->serio, PS2_CMD_RESEND);
+end:
+       drvdata->rx_cnt = cnt;
+       drvdata->rx_byte = byte;
+       return IRQ_HANDLED;
+}
+
+static irqreturn_t ps2_gpio_irq_tx(struct ps2_gpio_data *drvdata)
+{
+       unsigned char byte, cnt;
+       int data;
+       static unsigned long old_jiffies;
+
+       cnt = drvdata->tx_cnt;
+       byte = drvdata->tx_byte;
+
+       if (old_jiffies == 0)
+               old_jiffies = jiffies;
+
+       if ((jiffies - old_jiffies) > usecs_to_jiffies(100)) {
+               dev_err(drvdata->dev,
+                       "TX: timeout, probably we missed an interrupt\n");
+               goto err;
+       }
+       old_jiffies = jiffies;
+
+       switch (cnt) {
+       case PS2_START_BIT:
+               /* should never happen */
+               dev_err(drvdata->dev,
+                       "TX: start bit should have been sent already\n");
+               goto err;
+       case PS2_DATA_BIT0:
+       case PS2_DATA_BIT1:
+       case PS2_DATA_BIT2:
+       case PS2_DATA_BIT3:
+       case PS2_DATA_BIT4:
+       case PS2_DATA_BIT5:
+       case PS2_DATA_BIT6:
+       case PS2_DATA_BIT7:
+               data = byte & BIT(cnt - 1);
+               gpiod_set_value(drvdata->gpio_data, data);
+               break;
+       case PS2_PARITY_BIT:
+               /* do odd parity */
+               data = !(hweight8(byte) & 1);
+               gpiod_set_value(drvdata->gpio_data, data);
+               break;
+       case PS2_STOP_BIT:
+               /* release data line to generate stop bit */
+               gpiod_direction_input(drvdata->gpio_data);
+               break;
+       case PS2_TX_TIMEOUT:
+               /* Devices generate one extra clock pulse before sending the
+                * acknowledgment.
+                */
+               break;
+       case PS2_ACK_BIT:
+               gpiod_direction_input(drvdata->gpio_data);
+               data = gpiod_get_value(drvdata->gpio_data);
+               if (data) {
+                       dev_warn(drvdata->dev, "TX: received NACK, retry\n");
+                       goto err;
+               }
+
+               drvdata->mode = PS2_MODE_RX;
+               complete(&drvdata->tx_done);
+
+               cnt = 1;
+               old_jiffies = 0;
+               goto end; /* success */
+       default:
+               /* Probably we missed the stop bit. Therefore we release data
+                * line and try again.
+                */
+               gpiod_direction_input(drvdata->gpio_data);
+               dev_err(drvdata->dev, "TX: got out of sync with the device\n");
+               goto err;
+       }
+
+       cnt++;
+       goto end; /* success */
+
+err:
+       cnt = 1;
+       old_jiffies = 0;
+       gpiod_direction_input(drvdata->gpio_data);
+       __ps2_gpio_write(drvdata->serio, drvdata->tx_byte);
+end:
+       drvdata->tx_cnt = cnt;
+       return IRQ_HANDLED;
+}
+
+static irqreturn_t ps2_gpio_irq(int irq, void *dev_id)
+{
+       struct ps2_gpio_data *drvdata = dev_id;
+
+       return drvdata->mode ? ps2_gpio_irq_tx(drvdata) :
+               ps2_gpio_irq_rx(drvdata);
+}
+
+static int ps2_gpio_get_props(struct device *dev,
+                                struct ps2_gpio_data *drvdata)
+{
+       drvdata->gpio_data = devm_gpiod_get(dev, "data", GPIOD_IN);
+       if (IS_ERR(drvdata->gpio_data)) {
+               dev_err(dev, "failed to request data gpio: %ld",
+                       PTR_ERR(drvdata->gpio_data));
+               return PTR_ERR(drvdata->gpio_data);
+       }
+
+       drvdata->gpio_clk = devm_gpiod_get(dev, "clk", GPIOD_IN);
+       if (IS_ERR(drvdata->gpio_clk)) {
+               dev_err(dev, "failed to request clock gpio: %ld",
+                       PTR_ERR(drvdata->gpio_clk));
+               return PTR_ERR(drvdata->gpio_clk);
+       }
+
+       drvdata->write_enable = device_property_read_bool(dev,
+                               "write-enable");
+
+       return 0;
+}
+
+static int ps2_gpio_probe(struct platform_device *pdev)
+{
+       struct ps2_gpio_data *drvdata;
+       struct serio *serio;
+       struct device *dev = &pdev->dev;
+       int error;
+
+       drvdata = devm_kzalloc(dev, sizeof(struct ps2_gpio_data), GFP_KERNEL);
+       serio = kzalloc(sizeof(struct serio), GFP_KERNEL);
+       if (!drvdata || !serio) {
+               error = -ENOMEM;
+               goto err_free_serio;
+       }
+
+       error = ps2_gpio_get_props(dev, drvdata);
+       if (error)
+               goto err_free_serio;
+
+       if (gpiod_cansleep(drvdata->gpio_data) ||
+           gpiod_cansleep(drvdata->gpio_clk)) {
+               dev_err(dev, "GPIO data or clk are connected via slow bus\n");
+               error = -EINVAL;
+       }
+
+       drvdata->irq = platform_get_irq(pdev, 0);
+       if (drvdata->irq < 0) {
+               dev_err(dev, "failed to get irq from platform resource: %d\n",
+                       drvdata->irq);
+               error = drvdata->irq;
+               goto err_free_serio;
+       }
+
+       error = devm_request_irq(dev, drvdata->irq, ps2_gpio_irq,
+                                IRQF_NO_THREAD, DRIVER_NAME, drvdata);
+       if (error) {
+               dev_err(dev, "failed to request irq %d: %d\n",
+                       drvdata->irq, error);
+               goto err_free_serio;
+       }
+
+       /* Keep irq disabled until serio->open is called. */
+       disable_irq(drvdata->irq);
+
+       serio->id.type = SERIO_8042;
+       serio->open = ps2_gpio_open;
+       serio->close = ps2_gpio_close;
+       /* Write can be enabled in platform/dt data, but possibly it will not
+        * work because of the tough timings.
+        */
+       serio->write = drvdata->write_enable ? ps2_gpio_write : NULL;
+       serio->port_data = drvdata;
+       serio->dev.parent = dev;
+       strlcpy(serio->name, dev_name(dev), sizeof(serio->name));
+       strlcpy(serio->phys, dev_name(dev), sizeof(serio->phys));
+
+       drvdata->serio = serio;
+       drvdata->dev = dev;
+       drvdata->mode = PS2_MODE_RX;
+
+       /* Tx count always starts at 1, as the start bit is sent implicitly by
+        * host-to-device communication initialization.
+        */
+       drvdata->tx_cnt = 1;
+
+       INIT_DELAYED_WORK(&drvdata->tx_work, ps2_gpio_tx_work_fn);
+       init_completion(&drvdata->tx_done);
+       mutex_init(&drvdata->tx_mutex);
+
+       serio_register_port(serio);
+       platform_set_drvdata(pdev, drvdata);
+
+       return 0;       /* success */
+
+err_free_serio:
+       kfree(serio);
+       return error;
+}
+
+static int ps2_gpio_remove(struct platform_device *pdev)
+{
+       struct ps2_gpio_data *drvdata = platform_get_drvdata(pdev);
+
+       serio_unregister_port(drvdata->serio);
+       return 0;
+}
+
+#if defined(CONFIG_OF)
+static const struct of_device_id ps2_gpio_match[] = {
+       { .compatible = "ps2-gpio", },
+       { },
+};
+MODULE_DEVICE_TABLE(of, ps2_gpio_match);
+#endif
+
+static struct platform_driver ps2_gpio_driver = {
+       .probe          = ps2_gpio_probe,
+       .remove         = ps2_gpio_remove,
+       .driver = {
+               .name = DRIVER_NAME,
+               .of_match_table = of_match_ptr(ps2_gpio_match),
+       },
+};
+module_platform_driver(ps2_gpio_driver);
+
+MODULE_AUTHOR("Danilo Krummrich <danilokrummrich@dk-develop.de>");
+MODULE_DESCRIPTION("GPIO PS2 driver");
+MODULE_LICENSE("GPL v2");